DE102020005507A1 - Method for testing an automated driving function - Google Patents

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DE102020005507A1 DE102020005507.9A DE102020005507A DE102020005507A1 DE 102020005507 A1 DE102020005507 A1 DE 102020005507A1 DE 102020005507 A DE102020005507 A DE 102020005507A DE 102020005507 A1 DE102020005507 A1 DE 102020005507A1
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DE102020005507.9A
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Mohamed Elgharbawy
Andreas Schwarzhaupt
Juergen Dickmann
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Daimler Truck Holding AG
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Daimler AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen einer automatisierten Fahrfunktion, insbesondere einer Notbremsfunktion, eines Fahrzeugs.Erfindungsgemäß wird eine Konfidenz für existierende Feldtests und ein Vertrauensmaß für die zu testenden Fahrfunktion über einen gesamten Wirkbereich eines Operational Design Domains bestimmt, wobei- Messdaten aus länderspezifischen Feldversuchen aufgezeichnet und zentral in einer Datenbank gespeichert werden,- anschließend ein Wissen aus dieser Datenbank mittels einer ereignisgesteuerten Zeitreihenanalyse mit einer Clusterbildung extrahiert wird, wobei extrahierte Cluster und ihr Parameterraum eine Eintrittswahrscheinlichkeit jedes logischen Szenarios und eine Wahrscheinlichkeitsverteilung zugehöriger Parameter definieren,- eine Sensitivitäts- und Zuverlässigkeitsanalyse einen Versagensbereich im Parameterraum identifiziert, um eine Versagenswahrscheinlichkeit für jedes logische Szenario mit Hilfe von Stichprobenverfahren vorherzusagen, wobei Verkehrshotspotkatagorien von falsch-positiven und falsch-negativen Ereignissen aus verschiedenen Informationsquellen in clusteranalytisch charakterisierten Fahrsituationen mithilfe einer Datenbank für zu testenden Szenarien transformiert werden.The invention relates to a method for testing an automated driving function, in particular an emergency braking function, of a vehicle. According to the invention, a confidence level for existing field tests and a confidence level for the driving function to be tested is determined over an entire effective range of an operational design domain, with measurement data from country-specific field tests being recorded and are stored centrally in a database, - then knowledge is extracted from this database by means of an event-driven time series analysis with a cluster formation, the extracted clusters and their parameter space defining a probability of occurrence of each logical scenario and a probability distribution of the associated parameters, - a sensitivity and reliability analysis Failure region identified in parameter space to predict a probability of failure for each logical scenario using sampling, with Verkeh rshotspotkatagorien of false-positive and false-negative events from various information sources can be transformed into driving situations characterized by cluster analysis with the help of a database for scenarios to be tested.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen einer automatisierten Fahrfunktion.The invention relates to a method for testing an automated driving function.

In der DE 10 2018 004 429 A1 der Anmelderin, deren vollständiger Inhalt hiermit durch Referenz in diese Anmeldung aufgenommen wird, wird ein Verfahren zum Testen eines Bremsassistenzsystems für ein Fahrzeug beschrieben. Es wird eine clusteranalytische Charakterisierung von Fahrsituationen basierend auf erfassten Sensorsignalen zur Umfelderfassung und deren Systemreaktionen im Fahrbetrieb des Fahrzeugs ermittelt.In the DE 10 2018 004 429 A1 The applicant, the full content of which is hereby incorporated by reference into this application, describes a method for testing a brake assistance system for a vehicle. A cluster-analytical characterization of driving situations is determined based on detected sensor signals to detect the surroundings and their system reactions when the vehicle is driving.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zum Testen einer automatisierten Fahrfunktion anzugeben.The invention is based on the object of specifying a method for testing an automated driving function which is improved over the prior art.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Testen einer automatisierten Fahrfunktion mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved according to the invention by a method for testing an automated driving function having the features of claim 1.

In einem Verfahren zum Testen einer automatisierten Fahrfunktion, insbesondere einer Notbremsfunktion, wird erfindungsgemäß eine Konfidenz für existierende Feldtests und ein Vertrauensmaß für die zu testenden Fahrfunktion über den gesamten Wirkbereich des sogenannten Operational Design Domains bestimmt. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst ein Rechenmodul, das eingerichtet ist, um eine Zuverlässigkeit für die automatisierte Fahrfunktion, insbesondere die eines automatischen Notbremssystems, zu bestimmen. Hierzu werden Messdaten aus länderspezifischen Feldversuchen aufgezeichnet und zentral in einer Datenbank gespeichert. Anschließend wird das Wissen aus dieser Datenbank mittels einer ereignisgesteuerten Zeitreihenanalyse mit einer Clusterbildung extrahiert. Die extrahierten Cluster und ihr Parameterraum definieren die Eintrittswahrscheinlichkeit jedes logischen Szenarios und die Wahrscheinlichkeitsverteilung der zugehörigen Parameter. Dann identifiziert eine Sensitivitäts- und Zuverlässigkeitsanalyse den Versagensbereich im Parameterraum, um die Versagenswahrscheinlichkeit für jedes logische Szenario mit Hilfe von Stichprobenverfahren vorherzusagen. Dabei werden Verkehrshotspotkatagorien von falsch-positiven (Sensor erkennt Objekt, welches in der Realität nicht existiert) und falsch-negativen Ereignissen (Sensor erkennt ein in der Realität existierendes Objekt nicht) aus den verschiedenen Informationsquellen in den clusteranalytisch charakterisierten Fahrsituationen mithilfe einer Datenbank für zu testenden Szenarien transformiert.In a method for testing an automated driving function, in particular an emergency braking function, a confidence level for existing field tests and a confidence level for the driving function to be tested are determined over the entire effective range of the so-called operational design domain. A device for performing the method comprises a computing module which is set up to determine a reliability for the automated driving function, in particular that of an automatic emergency braking system. For this purpose, measurement data from country-specific field tests are recorded and stored centrally in a database. Then the knowledge is extracted from this database by means of an event-driven time series analysis with a cluster formation. The extracted clusters and their parameter space define the probability of occurrence of each logical scenario and the probability distribution of the associated parameters. Then a sensitivity and reliability analysis identifies the failure area in the parameter space in order to predict the failure probability for each logical scenario with the help of sampling methods. Traffic hotspot categories of false-positive (sensor detects an object that does not exist in reality) and false-negative events (sensor does not recognize an object that exists in reality) from the various information sources in the driving situations characterized by cluster analysis using a database for the driving situations to be tested Transformed scenarios.

Darüber hinaus ermöglicht das Verfahren eine gesamtheitliche Testentscheidungsgrundlage für das Testen einer zu testenden automatisierten Fahrfunktion.In addition, the method enables a holistic test decision basis for testing an automated driving function to be tested.

Somit wird ein aussagekräftiges Abbruchkriterium für das Testen geliefert, welches anhand der Qualitätsbewertung der Optimierung des Algorithmus in den einzelnen Komponenten sowie im Gesamtsystem definiert wird.This provides a meaningful termination criterion for the testing, which is defined on the basis of the quality assessment of the optimization of the algorithm in the individual components and in the overall system.

Ausgehend von der prospektiven Risikobeurteilung beruht das Abbruchkriterium auf verschiedenen Entscheidungen. Entweder die Funktion ist sicher genug und kundentauglich, die Funktion muss mit weiteren Fahr- und Simulationsläufen abgesichert werden, oder die Funktion ist nicht sicher genug, dann mit einer Empfehlung zur Weiterentwicklung der zu testenden automatisierten Funktion.Based on the prospective risk assessment, the termination criterion is based on various decisions. Either the function is safe enough and suitable for the customer, the function must be secured with further driving and simulation runs, or the function is not safe enough, then with a recommendation for further development of the automated function to be tested.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung der Integration zwischen digitalen und physikalischen Erprobungen zur kundenorientierten Absicherung von automatischen Fahrfunktionen,
  • 2 eine schematische Darstellung der Datenverarbeitungsstruktur des Datenerfassungssystems im Fahrzeug mit seinen Hauptelementen,
  • 3 eine schematische Darstellung einer Korrelationsanalyse zwischen digitalen und physikalischen Erprobungen, sowie die Bestimmung T T C E 1 d i f f
    Figure DE102020005507A1_0001
    als quantifizierbarer Fehlerindikator von Umfeldwahrnehmung, T T C E 1 d i f f
    Figure DE102020005507A1_0002
    ist das Zeitintervall zwischen T T C E 1 H I L  und  T T C E 1 F O T
    Figure DE102020005507A1_0003
    und
  • 4 eine schematische Darstellung der Zeitreihen für die Erfassungsdaten aus dem Erfassungssystem für ein logisches Szenario mit einem sich vor dem Fahrzeug befindlichen, stationären Objekt in einer linken Kurveneingangssituation, auch als Verbundkurve nach links bezeichnet,
  • 5 eine schematische Darstellung eines logischen Szenarios in einer Ontologie mit einem sich vor dem Fahrzeug befindlichen, stationären Objekt in einer linken Kurveneingangssituation, auch als Verbundkurve nach links bezeichnet,
  • 6 eine schematische Darstellung der kumulativen Verteilungsfunktion CDF und Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion PDF für die Zufallsvariable T T C E 1 m i n [ s ]
    Figure DE102020005507A1_0004
    mit einem Parameter a = -0.318, Parameter b = 1.90614 und Parameter c = 1.9614 als Ausgang für den Zufallgenerator der gemeinsamen Dichte der Zufallsvariablen der vom Ersatzmodell zu selektierenden Daten aus dem Cluster C1,
  • 7 eine schematische Darstellung der kumulativen Verteilungsfunktion CDF und Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion PDF für die Zufallsvariable T T C E 1 d i f f [ s ]
    Figure DE102020005507A1_0005
    mit folgenden Parametern (µ = -0.451483, σ = 0.36633, a = -1.45, b = 0.143) als Eingang für den Zufallsgenerator der gemeinsamen Dichte der Zufallsvariablen der vom Ersatzmodell zu selektierenden Daten aus dem Cluster C1 und die Zufallsvariable υx [km/h] mit folgenden Paramatern (a = 7.94651, b = 59.5984, c = 83.3891),
  • 8 eine schematische Darstellung der kumulativen Verteilungsfunktion CDF und Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion PDF für die Zufallsvariable Kego[1/km] mit folgenden Parametern (µ = 0.268827, σ = 1.1418, a = -4.5, b = 3.88) als Eingang für den Zufallsgenerator der gemeinsamen Dichte der Zufallsvariablen der vom Ersatzmodell zu selektierenden Daten aus dem Cluster C1 und die Zufallsvariable dy[m] mit folgenden Parametern (µ = -0.2987, σ = 0.564, a = - 2.6, b = 0.8),
  • 9 eine schematische Darstellung der geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit der Schwere der Ereignisse S C 1 3 ( T T C E 1 m i n 0.5  s )
    Figure DE102020005507A1_0006
    mit Hilfe Monte-Carlo-Simulation (Stichprobenzahl Nmc = 1000 mit Standardfehler ef = 0.0094 und geschätzter Versagenswahrscheinlichkeit P̅f = 0.1),
  • 10 eine schematische Darstellung der geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit der Schwere der Ereignisse S C 1 2 ( 0.5 s < T T C E 1 m i n 1   s )
    Figure DE102020005507A1_0007
    mit Hilfe Monte-Carlo-Simulation (Stichprobenzahl Nmc = 1800 mit Standardfehler ef = 0.0092 und geschätzter Versagenswahrscheinlichkeit P̅f= 0.19),
  • 11 eine schematische Darstellung der geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit der Schwere der Ereignisse S C 1 1 ( 1 s < T T C E 1 m i n 2   s )
    Figure DE102020005507A1_0008
    mit Hilfe Monte-Carlo-Simulation (Stichprobenzahl Nmc = 500 mit Standardfehler eP̅f= 0.022 und geschätzter Versagenswahrscheinlichkeit P̅f = 0.51),
  • 12 eine schematische Darstellung der geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit der Schwere der Ereignisse S C 1 0 ( 2 s < T T C E 1 m i n )
    Figure DE102020005507A1_0009
    mit Hilfe Monte-Carlo-Simulation (Stichprobenzahl Nmc = 1600 mit Standardfehleref = 0.01 und geschätzter Versagenswahrscheinlichkeit P̅f = 0.2),
  • 13 eine schematische Darstellung der geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit der Schwere der Ereignisse S C 1 3 ( T T C E 1 m i n 0.5  s )
    Figure DE102020005507A1_0010
    mit Hilfe Adaptiven Samplings mit 4 Iterationen (Stichprobenzahl Nas = 800 mit Standardfehler ef = 0.0088 und geschätzter Versagenswahrscheinlichkeit P̅f = 0.1),
  • 14 eine schematische Darstellung der geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit der Schwere der Ereignisse S C 1 2 ( 0.5 s < T T C E 1 m i n 1   s )
    Figure DE102020005507A1_0011
    mit Hilfe Adaptiven Samplings mit 5 Iterationen (Stichprobenzahl Nas = 900 mit Standardfehler ef = 0.0088 und geschätzter Versagenswahrscheinlichkeit P̅f= 0.18),
  • 15 eine schematische Darstellung der geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit der Schwere der Ereignisse S C 1 1 ( 1 s < T T C E 1 m i n 2   s )
    Figure DE102020005507A1_0012
    mit Hilfe Adaptiven Samplings mit 4 Iterationen (Stichprobenzahl Nas= 800 mit Standardfehler ef = 0.036 und geschätzter Versagenswahrscheinlichkeit P̅f = 0.52), und
  • 16 eine schematische Darstellung der geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit der Schwere der Ereignisse S C 1 0 ( 2 s < T T C E 1 m i n )
    Figure DE102020005507A1_0013
    Adaptiven Samplings mit 4 Iterationen (Stichprobenzahl Nas = 800 mit Standardfehler ef = 0.084 und geschätzter Versagenswahrscheinlichkeit P̅f = 0.26).
Show:
  • 1 a schematic representation of the integration between digital and physical tests for customer-oriented protection of automatic driving functions,
  • 2 a schematic representation of the data processing structure of the data acquisition system in the vehicle with its main elements,
  • 3 a schematic representation of a correlation analysis between digital and physical tests, as well as the determination T T C. E. 1 d i f f
    Figure DE102020005507A1_0001
    as a quantifiable error indicator of environmental perception, T T C. E. 1 d i f f
    Figure DE102020005507A1_0002
    is the time interval between T T C. E. 1 H I. L. and T T C. E. 1 F. O T
    Figure DE102020005507A1_0003
    and
  • 4th a schematic representation of the time series for the acquisition data from the acquisition system for a logical scenario with a stationary object in front of the vehicle in a left curve entry situation, also referred to as a composite curve to the left,
  • 5 a schematic representation of a logical scenario in an ontology with a stationary object in front of the vehicle in a left corner entry situation, also referred to as a compound curve to the left,
  • 6th a schematic representation of the cumulative distribution function CDF and probability density function PDF for the random variable T T C. E. 1 m i n [ s ]
    Figure DE102020005507A1_0004
    with one parameter a = -0.318, parameter b = 1.90614 and parameters c = 1.9614 as output for the Random generator of the common density of the random variables of the data to be selected by the substitute model from cluster C 1 ,
  • 7th a schematic representation of the cumulative distribution function CDF and probability density function PDF for the random variable T T C. E. 1 d i f f [ s ]
    Figure DE102020005507A1_0005
    with the following parameters (µ = -0.451483, σ = 0.36633, a = -1.45, b = 0.143) as input for the random generator of the common density of the random variables of the data to be selected by the substitute model from the cluster C 1 and the random variable υ x [km / h] with the following parameters (a = 7.94651, b = 59.5984, c = 83.3891),
  • 8th a schematic representation of the cumulative distribution function CDF and probability density function PDF for the random variable K ego [1 / km] with the following parameters (µ = 0.268827, σ = 1.1418, a = -4.5, b = 3.88) as input for the random generator of the common density of the random variables of the data to be selected by the substitute model from the cluster C 1 and the random variable d y [m] with the following parameters (µ = -0.2987, σ = 0.564, a = - 2.6, b = 0.8),
  • 9 a schematic representation of the estimated probability of failure of the severity of the events S. C. 1 3 ( T T C. E. 1 m i n 0.5 s )
    Figure DE102020005507A1_0006
    using Monte Carlo simulation (sample number N mc = 1000 with standard error e f = 0.0094 and estimated failure probability P̅ f = 0.1),
  • 10 a schematic representation of the estimated probability of failure of the severity of the events S. C. 1 2 ( 0.5 s < T T C. E. 1 m i n 1 s )
    Figure DE102020005507A1_0007
    using Monte Carlo simulation (sample number N mc = 1800 with standard error e f = 0.0092 and estimated failure probability P̅ f = 0.19),
  • 11 a schematic representation of the estimated probability of failure of the severity of the events S. C. 1 1 ( 1 s < T T C. E. 1 m i n 2 s )
    Figure DE102020005507A1_0008
    with the help of Monte Carlo simulation (number of samples N mc = 500 with standard error e P̅f = 0.022 and estimated failure probability P̅ f = 0.51),
  • 12th a schematic representation of the estimated probability of failure of the severity of the events S. C. 1 0 ( 2 s < T T C. E. 1 m i n )
    Figure DE102020005507A1_0009
    with the help of Monte Carlo simulation (number of samples N mc = 1600 with standard error P̅ f = 0.01 and estimated failure probability P̅ f = 0.2),
  • 13th a schematic representation of the estimated probability of failure of the severity of the events S. C. 1 3 ( T T C. E. 1 m i n 0.5 s )
    Figure DE102020005507A1_0010
    using adaptive sampling with 4 iterations (sample number N as = 800 with standard error e f = 0.0088 and estimated failure probability P̅ f = 0.1),
  • 14th a schematic representation of the estimated probability of failure of the severity of the events S. C. 1 2 ( 0.5 s < T T C. E. 1 m i n 1 s )
    Figure DE102020005507A1_0011
    using adaptive sampling with 5 iterations (sample number N as = 900 with standard error e f = 0.0088 and estimated failure probability P̅ f = 0.18),
  • 15th a schematic representation of the estimated probability of failure of the severity of the events S. C. 1 1 ( 1 s < T T C. E. 1 m i n 2 s )
    Figure DE102020005507A1_0012
    using adaptive sampling with 4 iterations (sample number N as = 800 with standard error e f = 0.036 and estimated failure probability P̅ f = 0.52), and
  • 16 a schematic representation of the estimated probability of failure of the severity of the events S. C. 1 0 ( 2 s < T T C. E. 1 m i n )
    Figure DE102020005507A1_0013
    Adaptive sampling with 4 iterations (sample number N as = 800 with standard error e f = 0.084 and estimated failure probability P̅ f = 0.26).

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.

Anhand der 1 bis 16 wird im Folgenden ein Verfahren zum Testen einer automatisierten Fahrfunktion, insbesondere einer Notbremsfunktion, eines Fahrzeugs beschrieben.Based on 1 to 16 a method for testing an automated driving function, in particular an emergency braking function, of a vehicle is described below.

Die Ausgangssituation für dieses Verfahren ist wie folgt:

  • Alle automatisierten Fahrfunktionen müssen die ISO Norm 26262 zur funktionalen Sicherheit erfüllen und dürfen sich nicht gegeneinander negativ beeinflussen.
The starting point for this procedure is as follows:
  • All automated driving functions must meet ISO standard 26262 for functional safety and must not negatively influence one another.

Bei Einsatz automatisierter Fahrfunktionen spielen das Treffen sicherer Entscheidungen und die Planung kollisionsfreier Trajektorien eine entscheidende Rolle.When using automated driving functions, making safe decisions and planning collision-free trajectories play a decisive role.

Um die Anforderungen der funktionalen Sicherheit nach ISO 26262 für eine automatische Fahrfunktion, insbesondere für eine Notbremsfunktion, sicherstellen zu können und insbesondere bei einem automatischen Notbremssystem einen ungewollten automatischen Bremseingriff sicher zu verhindern, müssen die Funktionen in ausreichender Weise durch Fahr- und Simulationsläufe abgesichert werden.In order to be able to ensure the requirements of functional safety according to ISO 26262 for an automatic driving function, in particular for an emergency braking function, and in particular to safely prevent an unwanted automatic braking intervention in an automatic emergency braking system, the functions must be adequately safeguarded by driving and simulation runs.

Die Gefährdungs- und Risikoanalyse der ISO Norm 26262 definiert das Risiko als Kombination der Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Schadens und des Schweregrades dieses Schadens durch Herleitung aus der Norm ISO 14971 für die Anwendung des Risikomanagements auf Medizinprodukte.The hazard and risk analysis of the ISO standard 26262 defines the risk as a combination of the probability of the occurrence of damage and the severity of this damage, derived from the ISO 14971 standard for the application of risk management to medical devices.

In der DE 10 2018 004 429 A1 , deren vollständiger Inhalt hiermit durch Referenz aufgenommen wird, werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Testen eines Bremsassistenzsystems für ein Fahrzeug, insbesondere für einen Lastkraftwagen, beschrieben. In diesem Verfahren wird eine clusteranalytische Charakterisierung von Fahrsituationen basierend auf erfassten Sensorsignalen zur Umfelderfassung und deren Systemreaktionen im Fahrbetrieb des Fahrzeugs ermittelt.In the DE 10 2018 004 429 A1 , the complete content of which is hereby incorporated by reference, a method and a device for testing a brake assistance system for a vehicle, in particular for a truck, are described. In this method, a cluster-analytical characterization of driving situations is determined based on detected sensor signals for the detection of the surroundings and their system reactions when the vehicle is driving.

Ausgehend hiervon wird in dem hier beschriebenen Verfahren zum Testen einer automatisierten Fahrfunktion, insbesondere einer Notbremsfunktion, eine Konfidenz für existierende Feldtests und ein Vertrauensmaß für die zu testenden Fahrfunktion über den gesamten Wirkbereich des sogenannten Operational Design Domains bestimmt. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst ein Rechenmodul, das eingerichtet ist, um eine Zuverlässigkeit für die automatisierte Fahrfunktion, insbesondere die eines automatischen Notbremssystem, zu bestimmen. Hierzu werden Messdaten aus länderspezifischen Feldversuchen aufgezeichnet und zentral in einer Datenbank gespeichert. Anschließend wird das Wissen aus dieser Datenbank mittels einer ereignisgesteuerten Zeitreihenanalyse mit einer Clusterbildung extrahiert. Die extrahierten Cluster und ihr Parameterraum definieren die Eintrittswahrscheinlichkeit jedes logischen Szenarios und die Wahrscheinlichkeitsverteilung der zugehörigen Parameter. Dann identifiziert eine Sensitivitäts- und Zuverlässigkeitsanalyse den Versagensbereich im Parameterraum, um die Versagenswahrscheinlichkeit für jedes logische Szenario mit Hilfe von Stichprobenverfahren vorherzusagen. Dabei werden Verkehrshotspotkatagorien von falsch-positiven (Sensor erkennt Objekt, welches in der Realität nicht existiert) und falsch-negativen Ereignissen (Sensor erkennt ein in der Realität existierendes Objekt nicht) aus den verschiedenen Informationsquellen in den clusteranalytisch charakterisierten Fahrsituationen mithilfe einer Datenbank für zu testenden Szenarien transformiert.Based on this, in the method described here for testing an automated driving function, in particular an emergency braking function, a confidence level for existing field tests and a confidence level for the driving function to be tested is determined over the entire effective range of the so-called operational design domain. A device for performing the method comprises a computing module that is set up to determine a reliability for the automated driving function, in particular that of an automatic emergency braking system. For this purpose, measurement data from country-specific field tests are recorded and stored centrally in a database. Then the knowledge is extracted from this database by means of an event-driven time series analysis with a cluster formation. The extracted clusters and their parameter space define the probability of occurrence of each logical scenario and the probability distribution of the associated parameters. Then a sensitivity and reliability analysis identifies the failure area in the parameter space in order to predict the failure probability for each logical scenario with the help of sampling methods. Traffic hotspot categories of false-positive (sensor detects an object that does not exist in reality) and false-negative events (sensor does not recognize an object that exists in reality) from the various information sources in the driving situations characterized by cluster analysis using a database for the driving situations to be tested Transformed scenarios.

Darüber hinaus ermöglicht das Verfahren eine gesamtheitliche Testentscheidungsgrundlage für das Testen einer zu testenden automatisierten Fahrfunktion.In addition, the method enables a holistic test decision basis for testing an automated driving function to be tested.

Somit wird ein aussagekräftiges Abbruchkriterium für das Testen geliefert, welches anhand der Qualitätsbewertung der Optimierung des Algorithmus in den einzelnen Komponenten sowie im Gesamtsystem definiert wird.This provides a meaningful termination criterion for the testing, which is defined on the basis of the quality assessment of the optimization of the algorithm in the individual components and in the overall system.

Ausgehend von der prospektiven Risikobeurteilung beruht das Abbruchkriterium auf verschiedenen Entscheidungen. Entweder die Funktion ist sicher genug und kundentauglich, die Funktion muss mit weiteren Fahr- und Simulationsläufen abgesichert werden, oder die Funktion ist nicht sicher genug, dann mit einer Empfehlung zur Weiterentwicklung der zu testenden automatisierten Funktion.Based on the prospective risk assessment, the termination criterion is based on various decisions. Either the function is safe enough and suitable for the customer, the function must be secured with further driving and simulation runs, or the function is not safe enough, then with a recommendation for further development of the automated function to be tested.

1 zeigt eine schematische Darstellung der Integration digitaler Erprobungen 1 und physikalischer Erprobungen 2 zur kundenorientierten Absicherung von automatischen Fahrfunktionen. 1 shows a schematic representation of the integration of digital tests 1 and physical tests 2 for customer-oriented safeguarding of automatic driving functions.

Hierzu werden eine wissensbasierte Testmethode 3, umfassend die digitale Erprobung 1, insbesondere ein anforderungsbasiertes Testen, und eine datengetriebene Testmethode 4, umfassend die physikalische Erprobung 2, insbesondere ein szenariobasiertes Testen, durchgeführt.For this purpose, a knowledge-based test method 3 , comprehensive digital testing 1 , in particular a requirements-based testing, and a data-driven test method 4th , comprehensive physical testing 2 , in particular scenario-based testing.

Im Verfahren werden obligatorisch beispielsweise die Verfahrensschritte I bis VIII durchgeführt, wobei deren Reihenfolge veränderbar ist.In the process, process steps I to VIII, for example, are carried out in a mandatory manner, the order of which can be changed.

Verfahrensschritt I: Ausschluss von logischen Fehlern durch eine Verifikation der automatischen Fahrfunktion mit Hilfe einer sogenannten Hardware-in-the-Loop Plattform entsprechend den wissensbasierten Anforderungen.Process step I: Exclusion of logical errors through verification of the automatic driving function with the help of a so-called hardware-in-the-loop platform in accordance with the knowledge-based requirements.

Der logische Fehler stellt einen Fehler im Algorithmus gemäß wissensbasiertem Entwurf dar.The logical error represents an error in the algorithm according to knowledge-based design.

Verfahrensschritt II: Identifizierung von statistischen Fehlern in einer automatisierten Fahrfunktion durch das szenariobasierte Testen, insbesondere für eine Notbremsfunktion, mit Hilfe einer sogenannten Clusteranalyse in einer Cloud-Datenbank.Method step II: Identification of statistical errors in an automated driving function through scenario-based testing, in particular for an emergency braking function, with the help of a so-called cluster analysis in a cloud database.

Der statistische Fehler stellt einen Fehler im Betrieb aus Umwelteinflüssen dar.The statistical error represents an error in operation due to environmental influences.

Die Warnereignisse eines existierenden Assistenzsystems, insbesondere eines Bremsassistenzsystems, werden als Disengagement-Ereignisse, d. h. Abschaltereignisse, für ein Abschaltkriterium im autonomen Modus einer zukünftigen automatisierten Fahrfunktion angenommen.The warning events of an existing assistance system, in particular a brake assistance system, are called disengagement events, i.e. H. Shutdown events assumed for a shutdown criterion in the autonomous mode of a future automated driving function.

Die Clusteranalyse ist ein Verfahren, mit dem Fälle (Fußgänger, Objekte) anhand von vorgegebenen Kriterien gruppiert werden können. Die so gefundenen Gruppen - auch Cluster genannt - enthalten dann jeweils Fälle, die sich ähnlich sind. Die Fälle in verschiedenen Clustern unterscheiden sich dagegen mehr.The cluster analysis is a procedure with which cases (pedestrians, objects) can be grouped on the basis of given criteria. The groups found in this way - also called clusters - then each contain cases that are similar. The cases in different clusters, however, differ more.

Verfahrensschritt III: Identifizierung von Kritikalitätsmetriken für die zu testende Fahrfunktion durch eine Korrelationsanalyse zwischen der Kritikalitätsschwelle aus synthetischen Fahrszenarien und Ereignissen aus den einzelnen gruppierten naturalistischen Fahrsituationen.Method step III: Identification of criticality metrics for the driving function to be tested through a correlation analysis between the criticality threshold from synthetic driving scenarios and events from the individually grouped naturalistic driving situations.

Durchführung von Simulationsrechnungen für definierte Testszenarien auf der Hardware-in-the-Loop Plattform, und Ableitung der Kritikalitätsschwelle aus den Simulationsergebnissen unter Verwendung einer geeigneten Regressionsfunktion. Eine Kritikalitätsmetrik ist beispielsweise der Zeitabstand zwischen vorausfahrendem und folgendem Fahrzeug, um die Kritikalität einer gegebenen Situation zu bewerten. Verfahrensschritt IV: Testausführung auf der Hardware-in-the-Loop Plattform für die einzelnen gruppierten logischen Szenarien mit einem sogenannten ontologiebasierten Szenariomanagement 5, umfassend insbesondere eine Partitionierung von Äquivalenzklassen.Execution of simulation calculations for defined test scenarios on the hardware-in-the-loop platform, and derivation of the criticality threshold from the simulation results using a suitable regression function. A criticality metric is, for example, the time interval between the vehicle in front and the vehicle behind in order to assess the criticality of a given situation. Process step IV: test execution on the hardware-in-the-loop platform for the individually grouped logical scenarios with what is known as ontology-based scenario management 5 , including in particular a partitioning of equivalence classes.

Eine Ontologie ist ein Wissensmodell, das im Wissensmanagement im sogenannten Semantic Web für die Bereitstellung von Wissenstrukturen genutzt wird. Diese Informationen, ihre Eigenschaften und Beziehungen zueinander werden formal repräsentiert und sind von Maschinen und Menschen ablesbar.An ontology is a knowledge model that is used in knowledge management in the so-called Semantic Web to provide knowledge structures. This information, its properties and relationships to one another are formally represented and can be read by machines and humans.

Die Ontologie mithilfe der charakteristischen Signalverläufe aus den einzelnen gruppierten logischen Szenarien verwendet die Konvertierungsregeln zwischen Erfassungsdaten mit offenem Regelkreis und Steuerungsdaten mit geschlossenem Regelkreis, um die Testabdeckung über den gesamten Wirkbereich des sogenannten Operational Design Domains zu erweitern. Zu einer solchen Operational Design Domain Abdeckung 6 gehört neben dem ontologiebasierten Szenariomanagement 5 auch eine im Folgenden noch beschriebene Exploration des Parameterraums 7, umfassend eine Korrelations- und Sensitivitätsanalyse.The ontology with the help of the characteristic signal curves from the individual grouped logical scenarios uses the conversion rules between acquisition data with an open control loop and control data with a closed control loop in order to expand the test coverage over the entire effective range of the so-called operational design domain. To such an operational design domain coverage 6th belongs in addition to ontology-based scenario management 5 also an exploration of the parameter space described below 7th , including a correlation and sensitivity analysis.

Verfahrensschritt V: Exploration des Parameterraums 7 für die einzelnen gruppierten logischen Szenarien mit Hilfe der sogenannten Sensitivitätsanalyse, um ein Approximationsmodell der betrachteten Parameter zu erzeugen.Method step V: exploration of the parameter space 7th for the individually grouped logical scenarios with the help of the so-called sensitivity analysis in order to generate an approximation model for the parameters under consideration.

Die Sensitivitätsanalyse befasst sich mit der Propagation von Unsicherheiten bei der Erzeugung des Approximationsmodells für die betrachteten Parameter.The sensitivity analysis deals with the propagation of uncertainties in the generation of the approximation model for the parameters under consideration.

Die Aufgabe besteht in der systematischen Quantifizierung der Einflüsse, die mit Unsicherheiten behaftete Modellparameter auf die Ausgaben eines Modells haben.The task consists in the systematic quantification of the influences that model parameters with uncertainties have on the outputs of a model.

Die Parametersensitivitäten erlauben unter anderem Rückschlüsse über die Robustheit der Modellprognosen gegenüber Störeinflüssen und liefern somit ein Vertrauensmaß für die gewonnenen Resultate.The parameter sensitivities allow, among other things, to draw conclusions about the robustness of the model prognoses with regard to disturbances and thus provide a measure of confidence for the results obtained.

Verfahrensschritt VI: Abschätzung der Versagenswahrscheinlichkeit für die einzelnen gruppierten logischen Szenarien. Ermittlung des Versagensbereichs im Parameterraum. Vorhersage der Sicherheitswahrscheinlichkeit durch prospektive Risikobewertung für eine messbare Sicherheit mit Hilfe einer sogenannten Zuverlässigkeitsanalyse.Process step VI: Estimation of the probability of failure for the individual grouped logical scenarios. Determination of the failure area in the parameter space. Prediction of the probability of security through prospective risk assessment for measurable security with the help of a so-called reliability analysis.

Definition der Kurve des tolerierbaren Risikos als Konfidenzniveau zur Abschätzung der Wahrscheinlichkeit der Überschreitung der Sicherheitsmarge unter Verwendung verschiedener Stichprobenverfahren.Definition of the curve of the tolerable risk as a confidence level for estimating the probability of exceeding the safety margin using different sampling methods.

Es erfolgt somit eine messbare Sicherheitsbewertung 8 mit Referenzwerten der Risikoakzeptanzschwelle 9, umfassend eine Zuverlässigkeitsanalyse.There is thus a measurable safety assessment 8th with reference values of the risk acceptance threshold 9 , including a reliability analysis.

Das in dieser messbaren Sicherheitsbewertung 8 dargestellte Diagramm für die Risikobewertungsmatrix weist eine mit Schweregrad SG bezeichnete x-Achse, die von „gering“ bis „katastrophal“ reicht, und eine mit Häufigkeit H bezeichnete y-Achse, die von „unvorstellbar“ bis „häufig“ reicht, auf.That in this measurable safety assessment 8th The diagram shown for the risk assessment matrix has a severity SG labeled x-axis that ranges from "minor" to "catastrophic" and one with frequency H labeled y-axis, which ranges from “inconceivable” to “frequent”.

Die Risikoakzeptanzschwelle 10 ist durch eine Line von links oben (hohe Frequenz, d. h. hohe Häufigkeit H, geringer Schweregrad SG) bis rechts unten (niedrige Frequenz, d. h. geringe Häufigkeit H, katastrophaler Schweregrad SG) angenommen. Der Bereich unterhalb dieser Linie kennzeichnet ein vertretbares Risiko VR und der Bereich oberhalb dieser Linie kennzeichnet ein nicht vertretbares Risiko NVR.The risk acceptance threshold 10 is by a line from the top left (high frequency, ie high frequency H , low severity SG ) to the bottom right (low frequency, ie low frequency H , catastrophic severity SG ) accepted. The area below this line indicates an acceptable risk VR and the area above this line indicates an unacceptable risk NVR .

Im Falle eines Auftretens eines inakzeptablen Risikos, d. h. eines nicht vertretbaren Risikos NVR, soll das Restrisiko unterhalb der Risikoakzeptanzschwelle 10 liegen, indem die zu testende Fahrfunktion durch Fallback-Lösungen mit der so genannten Minimal Risk Condition (MRC) optimiert wird und die ASIL-Klassifizierung der betroffenen Komponente über den gesamten Wirkbereich der so genannten Operational Design Domain angepasst wird.In the event of an unacceptable risk, ie an unacceptable risk NVR , the residual risk should be below the risk acceptance threshold 10 by optimizing the driving function to be tested using fallback solutions with the so-called Minimal Risk Condition (MRC) and adapting the ASIL classification of the component concerned over the entire effective range of the so-called operational design domain.

Verfahrensschritt VII: Definition und Anwendung der Testabbruchkriterien auf der Basis der generierten tolerierbaren Risikokurve als Referenzsicherheitsschwelle für eine Weiterentwicklung der zu testenden Fahrfunktion 11.Process step VII: Definition and application of the test termination criteria on the basis of the generated tolerable risk curve as a reference safety threshold for further development of the driving function to be tested 11 .

Die Risikobewertungsmatrix wird durch Kombination der Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Schadens und des Schweregrades SG dieses Schadens erstellt.The risk assessment matrix is made by combining the probability of occurrence of harm and the severity SG created this damage.

Extraktion der Entscheidungsgrundlage für risikominimierende Maßnahmen, ob mehr Testkilometer erforderlich sind, mehr Simulationen durchzuführen sind oder eine Weiterentwicklung der zu testenden automatisierten Funktion notwendig ist.Extraction of the decision-making basis for risk-minimizing measures, whether more test kilometers are required, more simulations are to be carried out or a further development of the automated function to be tested is necessary.

Eine weitere Vorgehensweise zur Berücksichtigung zusätzlicher Felddaten bei bereits ermittelten charakteristischen Verläufen der Systemeingangsgrößen sieht beispielsweise als optionale Verfahrensschritte vor:

  • Verfahrensschritt VIII: Vergleich zusätzlicher Felddaten mit logischen Szenarien, Gegebenenfalls Erweiterung der Anzahl der Cluster für die Gruppierung, Wiederholdung und Anwendung der Verfahrensschritte II bis VII.
Another procedure for taking additional field data into account in the case of characteristic courses of the system input variables that have already been determined provides, for example, as optional process steps:
  • Process step VIII: Comparison of additional field data with logical scenarios, if necessary, expansion of the number of clusters for grouping, repetition and application of process steps II to VII.

Im Folgenden wird das Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.The method is explained below using an exemplary embodiment.

Das Bremsassistenzsystem zur Durchführung der automatisierten Fahrfunktion, insbesondere der Notbremsfunktion, umfasst eine Erfassungseinheit zur Erfassung eines Abstandes des Fahrzeugs zu einem vor dem Fahrzeug befindlichen Objekt.The braking assistance system for performing the automated driving function, in particular the emergency braking function, comprises a detection unit for detecting a distance between the vehicle and an object located in front of the vehicle.

Die Erfassungseinheit umfasst einen Radarsensor, mittels welchem eine redundante Messung des Abstandes anhand einer Radarsignal-Laufzeit und einer Differenzgeschwindigkeit bzw. Relativgeschwindigkeit zwischen dem vorausfahrenden oder stehenden Objekt und dem Fahrzeug anhand einer Frequenzverschiebung durchgeführt wird. Zusätzlich ist eine Bilderfassungseinheit, insbesondere eine Kamera, vorgesehen, mittels welcher die Umgebung des Fahrzeugs erfasst wird.The detection unit comprises a radar sensor, by means of which a redundant measurement of the distance is carried out based on a radar signal transit time and a differential speed or relative speed between the preceding or stationary object and the vehicle based on a frequency shift. In addition, an image acquisition unit, in particular a camera, is provided, by means of which the surroundings of the vehicle are recorded.

Aus den erfassten Bildern werden Objekte, Straßen, Randbebauung, Spurmarkierungslinien und Straßenbegrenzungen, wie zum Beispiel Leitpfosten und Leitplanken, sowie Verkehrsschilder ermittelt und entsprechende Umgebungsdaten und Umgebungsparameter generiert und an eine Steuereinheit weitergeleitet.Objects, roads, peripheral buildings, lane marking lines and road boundaries, such as delineator posts and guardrails, as well as traffic signs are determined from the captured images and corresponding environmental data and environmental parameters are generated and forwarded to a control unit.

Weiterhin wird die Notbremsfunktion in mehreren Eskalationsstufen E1 bis E3 ausgeführt. In dieser Fahrfunktion wird in einer ersten Eskalationsstufe E1 eine optische und/oder akustische Warnung als Warnhinweis ausgegeben, in einer zweiten Eskalationsstufe E2 wird eine automatische Teilbremsung als haptische Warnung ausgeführt, und in einer dritten Eskalationsstufe E3 wird eine Vollbremsung als Bremsvorgang ausgeführt. Ein selbsttätiger Notbremsvorgang zur Vermeidung eines Auffahrens des Fahrzeugs auf das sich vor dem Fahrzeug befindende Objekt ist auszulösen, wenn der Abstand, die Relativgeschwindigkeit, die Beschleunigung des Fahrzeugs und die Beschleunigung des vorausfahrenden Fahrzeugs in einem bestimmten Zusammenhang zueinander stehen.Furthermore, the emergency braking function is carried out in several escalation levels E1 to E3. In this driving function, an optical and / or acoustic warning is issued as a warning in a first escalation level E1, automatic partial braking is carried out as a haptic warning in a second escalation level E3, and full braking is carried out as a braking process in a third escalation level E3. An automatic emergency braking process to prevent the vehicle from colliding with the object in front of the vehicle must be triggered if the distance, the relative speed, the acceleration of the vehicle and the acceleration of the vehicle in front are related to one another in a certain way.

Fehlauslösungen der Notbremsfunktion werden durch die Erfassung von Randbebauungen oder Randobjekten der Straße, wie beispielsweise Leitpfosten, Leitplanken und Verkehrsschilder, vermieden oder zumindest signifikant verringert. Derartige Randbebauungen und Randobjekte sind üblicherweise vom Straßentyp abhängig und werden über die Anpassung der Auslösefreigabebedingung an die Klassifizierung der Straße bei Auslösung der Fahrfunktion mitberücksichtigt.Incorrect triggering of the emergency braking function is avoided or at least significantly reduced by detecting peripheral buildings or peripheral objects on the road, such as delineator posts, crash barriers and traffic signs. Such peripheral buildings and peripheral objects are usually dependent on the type of road and are also taken into account by adapting the trigger release condition to the classification of the road when the driving function is triggered.

Im Verfahrensschritt II werden die Messdaten aus länderspezifischen Feldversuchen, auch als Field Operational Tests (FOT) genannt, aufgezeichnet. Nach der zentralen Speicherung der Messdaten in einer Datenbank erfolgt ein Clustering, d. h. eine Gruppierung, von natürlichen Fahrszenarien basierend auf Bremswarnereignissen der Eskalationsstufe E1 einer Bremsassistenzfunktion. Die hierarchische Clusteranalyse einer ereignisbasierten Analyse erfolgt mit Signalclustern C1 mit der Verbundkurve nach links, C2 mit der Wendelinie nach rechts, C3 mit der Wendelinie nach links und C4 mit der Verbundkurve nach rechts, wie in DE 10 2018 004 429 A1 beschrieben ist.In process step II, the measurement data from country-specific field tests, also known as Field Operational Tests (FOT), are recorded. After the central storage of the measurement data in a database, there is a clustering, ie a grouping, of natural driving scenarios based on brake warning events of escalation level E1 of a brake assistance function. The hierarchical cluster analysis of an event-based analysis is carried out with signal clusters C 1 with the compound curve to the left, C 2 with the turning line to the right, C 3 with the turning line to the left and C 4 with the compound curve to the right, as in FIG DE 10 2018 004 429 A1 is described.

2 zeigt eine schematische Darstellung der Datenverarbeitungsstruktur des Datenerfassungssystems im Fahrzeug mit seinen Hauptelementen, d. h. sie zeigt ein Messtechnik- und Datenanalysekonzept für die weltweite Absicherung von automatisierten Fahrfunktionen, welches eine Skalierbarkeit zur Aufzeichnung von Fahrzeugsensor- und/oder Umfeldsensordaten von spezifischen Fahrereignissen einerseits und permanente Daten zur statistischen Absicherung und Softwareentwicklung andererseits erlaubt. 2 shows a schematic representation of the data processing structure of the data acquisition system in the vehicle with its main elements, ie it shows a measurement technology and data analysis concept for the worldwide safeguarding of automated driving functions, which is scalable for recording vehicle sensor and / or environment sensor data of specific driving events on the one hand and permanent data for statistical validation and software development on the other hand allowed.

Die Datenverarbeitungsstruktur umfasst eine ereignisbasierte Datenerfassung 12 mit einer Messtechnik für Field Operational Test-Daten 13, insbesondere zur Szenarioerhebung, eine Eckfallerkennung 14 mit einer Data Ingest Station 15, insbesondere zur Szenarioextraktion, und eine Cloud-basierte Datenspeicherung 16 mit einer Szenariodatenbank 17, insbesondere für eine Re-Simulation und ein Szenario-Fuzzing.The data processing structure includes event-based data acquisition 12th with a measurement technology for field operational test data 13th a corner case detection, especially for scenario elicitation 14th with a data ingest station 15th , especially for scenario extraction, and cloud-based data storage 16 with a scenario database 17th , especially for re-simulation and scenario fuzzing.

Die Messdaten aus länderspezifischen Feldversuchen werden beim szenariobasierten Testen aufgezeichnet und zentral in einer Cloud-Datenbank gespeichert.The measurement data from country-specific field tests are recorded during scenario-based testing and stored centrally in a cloud database.

Dies erfordert höhere Kapazitäten zur Datenerfassung und -speicherung, hat aber den Vorteil, dass eine vollständige Re-Simulation mit modifizierten funktionalen Software-Versionen über alle Feldtests (Field Operational Test - FOT) ermöglicht wird.This requires higher capacities for data acquisition and storage, but has the advantage that a complete re-simulation with modified functional software versions of all field tests (Field Operational Test - FOT) is possible.

Formel (1) beschreibt die Zeit TTCE1 bis zur Kollision für die Eskalationsstufe E1 als ein Disengagement-Ereignis für das Abschaltkriterium im autonomen Modus einer Notbremsfunktion in zukünftigen automatisierten Fahrzeugen, wenn die Beschleunigungen von Fahrzeug und vorausfahrendem oder stehendem Fahrzeug zeitlich konstant sind, wie folgt: T T C E 1 = d E 1 v x , v x > 0

Figure DE102020005507A1_0014
Formula (1) describes the time TTC E1 until the collision for escalation level E1 as a disengagement event for the switch-off criterion in the autonomous mode of an emergency braking function in future automated vehicles, if the accelerations of the vehicle and the vehicle ahead or at a standstill are constant over time, as follows: T T C. E. 1 = d E. 1 v x , v x > 0
Figure DE102020005507A1_0014

Dabei ist υx die Längsgeschwindigkeit. It is υ x the longitudinal speed.

Im Verfahrensschritt III des Verfahrens werden Simulationsrechnungen für definierte Testszenarien auf der Hardware-in-the-Loop Plattform durchgeführt. Dabei ist ein Fahrszenario mit gerader Straße vorgesehen, welches zur Bestimmung der Zeit T T C E 1 H i L [ s ]

Figure DE102020005507A1_0015
bis zur Kollision mit einem sich vor dem Fahrzeug befindlichen stationären Objekt in der Eskalationsstufe E1 ausgeführt wird. Das Fahrzeug bewegt sich mit einer Längsgeschwindigkeit υx[km/h]. In der Simulation bewegt sich das Fahrzeug mit einer Längsgeschwindigkeit v x H i L [ k m / h ] .
Figure DE102020005507A1_0016
In process step III of the process, simulation calculations for defined test scenarios are carried out on the hardware-in-the-loop platform. A driving scenario with a straight road is provided, which is used to determine the time T T C. E. 1 H i L. [ s ]
Figure DE102020005507A1_0015
until it collides with a stationary object in front of the vehicle in escalation level E1. The vehicle moves at a longitudinal speed of υ x [km / h]. In the simulation, the vehicle moves at a longitudinal speed v x H i L. [ k m / H ] .
Figure DE102020005507A1_0016

Formel (2) beschreibt die Regressionsfunktion mit Hilfe einer Dosis-Wirkungs-Kurve mit vier Parametern. In der Pharmakologie beschreiben Dosis-Wirkungs-Kurven graphisch den Zusammenhang zwischen der verabreichten Dosis eines Wirkstoffs und seiner Wirkung. Die logistische Regression ist daher ein Dosis-Wirkungsmodell, das auch als sigmoide Dosis-Wirkungs-Beziehung bezeichnet wird. Wie stets bezeichnet P1 bzw. P2 das minimale bzw. maximale Niveau der T T C E 1 H i L .

Figure DE102020005507A1_0017
Der Parameter P3 ist der Wendepunkt, bei dem 50% T T C E 1 H i L
Figure DE102020005507A1_0018
zwischen minimalen und maximalen Wert erreicht sind. Der Parameter P4 steuert die Steigung, wobei größere Werte eine flachere Kurve erzeugen. T T C E 1 H i L = P 1 + P 2 P 1 1 + ( 10 ) ( P 3 v x H i L ) P 4 , v x H i L > 0
Figure DE102020005507A1_0019
Formula (2) describes the regression function using a dose-response curve with four parameters. In pharmacology, dose-effect curves graphically describe the relationship between the administered dose of an active ingredient and its effect. Logistic regression is therefore a dose-response model, which is also referred to as a sigmoid dose-response relationship. As always, P1 and P2 denote the minimum and maximum levels of the T T C. E. 1 H i L. .
Figure DE102020005507A1_0017
The parameter P3 is the turning point at which 50% T T C. E. 1 H i L.
Figure DE102020005507A1_0018
between the minimum and maximum value are reached. The parameter P4 controls the slope, with larger values producing a flatter curve. T T C. E. 1 H i L. = P 1 + P 2 - P 1 1 + ( 10 ) ( P 3 - v x H i L. ) P 4th , v x H i L. > 0
Figure DE102020005507A1_0019

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Korrelationsanalyse zwischen digitalen und physikalischen Erprobungen 1, 2. Über dem Diagramm ist eine Legende dargestellt, um die dargestellten Markierungen für die Hardware-in-the-Loop Plattform HiL und die dargestellten Markierungen für die Field Operational Tests FOT zuordnen zu können. 3 zeigt schematisch einen Zeitabstand mit einem sich vor dem Fahrzeug befindlichen stationären Objekt mit unterschiedlicher initialer Relativgeschwindigkeit für die Eskalationsstufe E1 bei einem Szenario mit gerader Straße, das auf einer Hardware-in-the-Loop Plattform angewendet wird. Zusätzlich dazu wird eine theoretische ideale Kurve der Eskalationsstufe E1 gegenüber der Ego-Geschwindigkeit angenommen. Beispielsweise werden die 179 Fehlauslösungen aus dem Cluster C1 mit Verbundkurve nach links, wie in DE 10 2018 004 429 A1 beschrieben ist, für die Korrelationsanalyse verwendet. 3 shows a schematic representation of a correlation analysis between digital and physical tests 1, 2. A legend is shown above the diagram in order to assign the markings shown for the hardware-in-the-loop platform HiL and the markings shown for the field operational tests FOT can. 3 shows schematically a time interval with a stationary object in front of the vehicle with a different initial relative speed for the escalation level E1 in a scenario with a straight road that is used on a hardware-in-the-loop platform. In addition, a theoretical ideal curve of escalation level E1 versus ego speed is assumed. For example, the 179 false trips from cluster C 1 with the compound curve to the left, as in FIG DE 10 2018 004 429 A1 is used for the correlation analysis.

Bei der Korrelationsanalyse werden die Korrelationskoeffizienten nach Pearson Produkt-Moment-Korrelation als Maß für den linearen Zusammenhang zweier Variablen T T C E 1 H i L

Figure DE102020005507A1_0020
und T T C E 1 F O T
Figure DE102020005507A1_0021
berechnet. ρ T T C E 1 H i L , T T C E 1 F O T = i = 1 n ( T T C E 1 H i L T T C ¯ E 1 H i L ) ( T T C E 1 F O T T T C ¯ E 1 F O T ) ( T T C E 1 H i L T T C ¯ E 1 H i L ) 2 ( T T C E 1 F O T T T C ¯ E 1 F O T ) 2
Figure DE102020005507A1_0022
In the correlation analysis, the correlation coefficients according to Pearson's product-moment correlation are used as a measure of the linear relationship between two variables T T C. E. 1 H i L.
Figure DE102020005507A1_0020
and T T C. E. 1 F. O T
Figure DE102020005507A1_0021
calculated. ρ T T C. E. 1 H i L. , T T C. E. 1 F. O T = i = 1 n ( T T C. E. 1 H i L. - T T C. ¯ E. 1 H i L. ) ( T T C. E. 1 F. O T - T T C. ¯ E. 1 F. O T ) ( T T C. E. 1 H i L. - T T C. ¯ E. 1 H i L. ) 2 ( T T C. E. 1 F. O T - T T C. ¯ E. 1 F. O T ) 2
Figure DE102020005507A1_0022

Die Sigmoid-Dosis-Wirkungs-Beziehung als Regressionsfunktion wird mit folgenden Parametern P1 = 0.52, P2 = 4.25, P3 = 37.6, P4 = 0.02 berechnet.The sigmoid dose-response relationship as a regression function is calculated with the following parameters P1 = 0.52, P2 = 4.25, P3 = 37.6, P4 = 0.02.

Der Korrelationskoeffizient wird berechnet zwischen der idealen Kurve der Eskalationsstufe E1 und den 179 Fehlauslösungen aus dem Cluster C1 mit Verbundkurve nach links, wie in DE 10 2018 004 429 A1 beschrieben ist, sodass ρ T T C E 1 H i L , T T C E 1 F O T = 0.8055.

Figure DE102020005507A1_0023
Der Korrelationskoeffizient kann Werte zwischen -1 und 1 annehmen, wobei ein Korrelationskoeffizient von 0 bedeutet, dass kein Zusammenhang zwischen beiden Variablen existiert. Ein Korrelationskoeffizient von +1 beschreibt einen perfekten positiven Zusammenhang zwischen beiden Variablen, während eine Korrelation von -1 eine perfekte Antikorrelation beschreibt.The correlation coefficient is calculated between the ideal curve of escalation level E1 and the 179 false alarms from cluster C 1 with the compound curve to the left, as in DE 10 2018 004 429 A1 is described so that ρ T T C. E. 1 H i L. , T T C. E. 1 F. O T = 0.8055.
Figure DE102020005507A1_0023
The correlation coefficient can have values between -1 and 1, whereby a correlation coefficient of 0 means that there is no connection between the two variables. A correlation coefficient of +1 describes a perfect positive relationship between the two variables, while a correlation of -1 describes a perfect anti-correlation.

4 zeigt eine schematische Darstellung der Zeitreihen für die Erfassungsdaten aus dem Erfassungssystem für ein logisches Szenario mit einem sich vor dem Fahrzeug befindlichen, stationären Objekt in einer linken Kurveneingangssituation, auch als Verbundkurve nach links bezeichnet. 4th shows a schematic representation of the time series for the acquisition data from the acquisition system for a logical scenario with a stationary object in front of the vehicle in a left curve entry situation, also referred to as a composite curve to the left.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines logischen Szenarios in einer Ontologie mit einem sich vor dem Fahrzeug befindlichen, stationären Objekt in einer linken Kurveneingangssituation, auch als Verbundkurve nach links bezeichnet. Das Fahrzeug wird hier als Ego-Fahrzeug bezeichnet. 5 shows a schematic representation of a logical scenario in an ontology with a stationary object in front of the vehicle in a left curve entry situation, also referred to as a composite curve to the left. The vehicle is referred to here as an ego vehicle.

Im Verfahrensschritt VI wird die Ontologie mithilfe der charakteristischen Signalverläufe aus dem logischen Szenario verwendet.In method step VI, the ontology is used with the aid of the characteristic signal curves from the logical scenario.

In der Softwaretechnik wird eine Ontologie als die explizite Spezifikation einer Konzeptualisierung definiert.In software engineering, an ontology is defined as the explicit specification of a conceptualization.

Die Konzeptualisierung ist eine abstrakte, vereinfachte Darstellung einiger ausgewählter Teile einer Anwendungsdomäne.Conceptualization is an abstract, simplified representation of some selected parts of an application domain.

Daher kann die Ontologie als eine Wissensbasis betrachtet werden, die aus terminologischen und assertionalen Boxen besteht.Hence, the ontology can be viewed as a knowledge base consisting of terminological and assertional boxes.

Während terminologische Boxen (TBoxen) die Konzepte einer Anwendungsdomäne beschreiben, werden diese Konzepte durch hierarchische Klassen, Axiome und Eigenschaften ausgedrückt.While terminological boxes (TBoxes) describe the concepts of an application domain, these concepts are expressed through hierarchical classes, axioms and properties.

Die assertionalen Boxen (ABoxen) hingegen repräsentieren Instanzen von Klassen und beobachteten Fakten des situativen Wissens.The assertional boxes (ABoxes), on the other hand, represent instances of classes and observed facts of situational knowledge.

Die Web Ontology Language ist in der Ontologie für jedes logische Szenario implementiert, was es erlaubt, Logikoperatoren in Regeln zu kombinieren. Ungültige oder verbotene Kombinationen werden daher aus dem Szenario-Katalog entfernt.The Web Ontology Language is implemented in the ontology for every logical scenario, which allows logical operators to be combined in rules. Invalid or forbidden combinations are therefore removed from the scenario catalog.

Im Straßenentwurf werden dabei die drei mathematischen Funktionen (Gerade, Kreisbogen und Klothoide) verwendet, wobei an den Übergangsstellen die Elemente knickfrei aneinanderfügt sein sollen.In the road design, the three mathematical functions (straight line, circular arc and clothoid) are used, whereby the elements should be joined together without kinks at the transition points.

Die Verbundkurve besteht aus einem Kreisbogen sowie einer einleitenden und einer ausleitenden Klothoide. Die Wendelinie besteht aus zwei Verbundkurven mit unterschiedlichem Krümmungssinn.The compound curve consists of a circular arc and an introductory and an exiting clothoid. The turning line consists of two composite curves with different directions of curvature.

ψ ist die Gierrate des Ego-Fahrzeugs.
Die berechnete Krümmung des befahrenen Fahrwegs Kego [1/km] sowie die relative Querablage d y r e l [ m ]

Figure DE102020005507A1_0024
des sich vor dem Fahrzeug befindlichen, stationären Objekts über die Zeit t [s] sind die Erfassungsdaten mit offenem Regelkreis. In 4 wird die relative Querablage d y r e l [ m ]
Figure DE102020005507A1_0025
als dy[m] bezeichnet. ψ is the yaw rate of the ego vehicle.
The calculated curvature of the traveled route K ego [1 / km] and the relative lateral offset d y r e l [ m ]
Figure DE102020005507A1_0024
of the stationary object in front of the vehicle over the time t [s] are the detection data with an open control loop. In 4th becomes the relative lateral offset d y r e l [ m ]
Figure DE102020005507A1_0025
referred to as d y [m].

Die Erfassungsdaten werden gemäß den Konvertierungsregeln als Steuerungsdaten mit geschlossenem Regelkreis konvertiert, um die konkreten Szenarien mit dem gesamten Parameterraum zu generieren.The acquisition data are converted according to the conversion rules as closed-loop control data in order to generate the specific scenarios with the entire parameter space.

Die zu erstellenden konkreten Szenarien erweitern die Testabdeckung über den gesamten Wirkbereich des sogenannten Operational Design Domains, um die Weiterentwicklung der zu testenden Fahrfunktion 11 sicherzustellen.The specific scenarios to be created expand the test coverage over the entire effective range of the so-called operational design domain in order to ensure the further development of the driving function 11 to be tested.

4 stellt dabei eine Ontologie für ein logisches Szenario aus dem Cluster C1 mit 179 Fehlereignissen als 53.12 % aus insgesamt 337 Fehlereignissen in der Clusteranalyse dar, wie in DE 10 2018 004 429 A1 beschrieben ist. 4th represents an ontology for a logical scenario from cluster C 1 with 179 false events as 53.12% out of a total of 337 false events in the cluster analysis, as in DE 10 2018 004 429 A1 is described.

Beispielsweise beinhaltet die Ontologie für das logische Szenario „Verbundkurve nach links“ aus dem Cluster C1 eine „besteht_aus“ Anweisung, um die Elemente eines Straßennetz-Layouts mit zwei Fahrspurklassen und einer Klasse für einen Seitenstreifen zu modellieren. Die Anweisungen „Nachbarspur_rechts“ und „Nachbarspur-links“ werden verwendet, um Straßenelemente zueinander anzuordnen. Die Positionsinstanzen werden auf der Basis einer Relation „Position“ für die Ontologie-Straßenelemente erzeugt.For example, the ontology for the logical scenario “compound curve to the left” from cluster C 1 contains a “consists_of” instruction to model the elements of a road network layout with two lane classes and one class for a hard shoulder. The instructions "Neighbor lane right" and "Neighbor lane left" are used to arrange road elements in relation to one another. The position instances are generated on the basis of a "position" relation for the ontology road elements.

Die Anweisungen „links von“, „rechts_von“, „vorne_von“, „hinten_von“ werden verwendet, um die Positionsinstanzen mit logischer Argumentation anzuordnen. Die Anweisungen „fährt_auf“ und „liegt_auf“ werden verwendet, um die dynamischen Objekte mit verschiedenen Positionsinstanzen zu regeln. Das Objekt „Obj1“ ist als stationäres Objekt auf dem Seitenstreifen definiert.The instructions "left_of", "right_of", "front_of", "rear_of" are used to arrange the position instances with logical argumentation. The instructions “drives_up” and “lies_up” are used to control the dynamic objects with different position instances. The object "Obj1" is defined as a stationary object on the hard shoulder.

Die Parameterräume und auch relevante Verteilungsfunktionen werden identifiziert, sodass aus diesen logischen Szenarien konkrete Szenarien abgeleitet werden können. Basierend auf der Parametrisierung werden dann einzelne Tests (konkrete Szenarien) durchgeführt.The parameter spaces and also relevant distribution functions are identified so that specific scenarios can be derived from these logical scenarios. Individual tests (concrete scenarios) are then carried out based on the parameterization.

Das Testverfahren erfordert die Wahrscheinlichkeit PT, dass eine Notbremsfunktion einen funktionalen Szenarien-Katalog U ausführt. Da das funktionale Szenario " F s 1 = Verbundkurve"

Figure DE102020005507A1_0026
das Cluster C1 und das Cluster C4 präsentiert, wird die Wahrscheinlichkeit durch P ( F s 1 | F T )
Figure DE102020005507A1_0027
bestimmt.The test method requires the probability P T that an emergency braking function will execute a functional scenario catalog U. Because the functional scenario " F. s 1 = Compound curve "
Figure DE102020005507A1_0026
the cluster C 1 and the cluster C 4 presented, the probability is through P ( F. s 1 | F. T )
Figure DE102020005507A1_0027
certainly.

Da das funktionale Szenario " F s 2 = Wendelinie"

Figure DE102020005507A1_0028
das Cluster C2 und das Cluster C3 präsentiert, wird die Wahrscheinlichkeit durch Pt(FtWendelinie) bestimmt. P T = P ( F s 1 | F T ) P ( F s 1 ) + P ( F s 2 | F T ) P ( F s 2 )
Figure DE102020005507A1_0029
Because the functional scenario " F. s 2 = Turning line "
Figure DE102020005507A1_0028
the cluster C 2 and the cluster C 3 presented, the probability is determined by P t (F t turning line). P T = P ( F. s 1 | F. T ) P ( F. s 1 ) + P ( F. s 2 | F. T ) P ( F. s 2 )
Figure DE102020005507A1_0029

Im Allgemeinen kann ein funktionales Szenario als eine Kombination aus einer Äquivalenzklasse für jede Dimension U = [ F s 1 , F s 2 , , F s n ]

Figure DE102020005507A1_0030
definiert werden.In general, a functional scenario can be seen as a combination of an equivalence class for each dimension U = [ F. s 1 , F. s 2 , ... , F. s n ]
Figure DE102020005507A1_0030
To be defined.

Die Gesamtwahrscheinlichkeit funktionaler Szenarien kann allgemein für die Dimensionen n formuliert werden, wobei sich die Anzahl der Szenarien aus den Äquivalenzklassen der Dimension Π i = 1 U i

Figure DE102020005507A1_0031
ergibt.The total probability of functional scenarios can generally be formulated for the dimensions n, whereby the number of scenarios is derived from the equivalence classes of the dimension Π i = 1 U i
Figure DE102020005507A1_0031
results.

6 zeigt eine schematische Darstellung der kumulativen Verteilungsfunktion CDF und Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion PDF (in den 6 bis 8 dargestellt, die Markierungen sind anhand der Legende über den Diagrammen identifizierbar) für die Zufallsvariable T T C E 1 m i n [ s ]

Figure DE102020005507A1_0032
mit einem Parameter a = -0.318, Parameter b = 1.90614 und Parameter c = 1.9614 als Ausgang für den Zufallsgenerator der gemeinsamen Dichte der Zufallsvariablen der vom Ersatzmodell zu selektierenden Daten aus dem Cluster C1. Die Auswertung des Ersatzmodells wird für die Definition der Grenzzustandsfunktion verwendet. 6th shows a schematic representation of the cumulative distribution function CDF and probability density function PDF (in the 6th to 8th shown, the markings can be identified using the legend above the diagrams) for the random variable T T C. E. 1 m i n [ s ]
Figure DE102020005507A1_0032
with a parameter a = -0.318, parameter b = 1.90614 and parameter c = 1.9614 as output for the random generator of the common density of the random variables of the data to be selected by the substitute model from cluster C 1 . The evaluation of the substitute model is used to define the limit state function.

7 zeigt eine schematische Darstellung der kumulativen Verteilungsfunktion CDF und Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion PDF für die Zufallsvariable T T C E 1 d i f f [ s ]

Figure DE102020005507A1_0033
mit folgenden Parametern (µ = -0.451483, σ = 0.36633, a = -1.45, b = 0.143) als Eingang für den Zufallsgenerator der gemeinsamen Dichte der Zufallsvariablen der vom Ersatzmodell zu selektierenden Daten aus dem Cluster C1 und die Zufallsvariable υx [km/h] mit folgenden Paramatern (a = 7.94651, b = 59.5984, c = 83.3891). Die Auswertung des Ersatzmodells wird für die Definition der Grenzzustandsfunktion verwendet. 7th shows a schematic representation of the cumulative distribution function CDF and probability density function PDF for the random variable T T C. E. 1 d i f f [ s ]
Figure DE102020005507A1_0033
with the following parameters (µ = -0.451483, σ = 0.36633, a = -1.45, b = 0.143) as input for the random generator of the common density of the random variables of the data to be selected by the substitute model from the cluster C 1 and the random variable υ x [km / h] with the following parameters (a = 7.94651, b = 59.5984, c = 83.3891). The evaluation of the substitute model is used to define the limit state function.

8 zeigt eine schematische Darstellung der kumulativen Verteilungsfunktion CDF und Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion PDF für die Zufallsvariable Kego[1/km] mit folgenden Parametern (µ = 0.268827, σ = 1.1418, a = -4.5, b = 3.88) als Eingang für den Zufallsgenerator der gemeinsamen Dichte der Zufallsvariablen der vom Ersatzmodell zu selektierenden Daten aus dem Cluster C1 und die Zufallsvariable dy[m] mit folgenden Parametern (µ = -0.2987, σ = 0.564, a = -2.6, b = 0.8). Die Auswertung des Ersatzmodells wird für die Definition der Grenzzustandsfunktion verwendet. 8th shows a schematic representation of the cumulative distribution function CDF and probability density function PDF for the random variable K ego [ 1 / km] with the following parameters (µ = 0.268827, σ = 1.1418, a = -4.5, b = 3.88) as input for the random generator of the common density of the random variables of the data to be selected by the substitute model from the cluster C 1 and the random variable d y [m] with the following parameters (µ = -0.2987, σ = 0.564, a = -2.6, b = 0.8). The evaluation of the substitute model is used to define the limit state function.

9 zeigt eine schematische Darstellung der geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit der Schwere der Ereignisse S C 1 3 ( T T C E 1 m i n 0.5  s )

Figure DE102020005507A1_0034
mit Hilfe Monte-Carlo-Simulation (Stichprobenzahl Nmc = 1000 mit Standardfehler ef = 0.0094 und geschätzter Versagenswahrscheinlichkeit P̅f= 0.1). Die Markierungen sind in der Legende darüber erklärt. In 9 wird der Erwartungswert des Schätzers für die Versagenswahrscheinlichkeit des kritischen Schweregrads P f ¯ ( S C 1 3 | C 1 )
Figure DE102020005507A1_0035
mit Monte-Carlo Simulation gezeigt, wobei die Stichproben des Versagens im Vergleich zu den Stichproben des Überlebens sehr gering sind und sich am linken Ende der Figur befinden, was zeigt, dass das Ziel für die niedrigeren Werte von υx [km/h] getroffen ist. Das Ziel wird für die Werte von υx höher als 50 [km/h] verfehlt. Die Abbruchkriterien der Simulation hängen vom Vergleich zwischen dem Standardfehler der Überschreitungswahrscheinlichkeit und dem geforderten Standardfehler δf = 0.05 ab. Aus der Stichprobenzahl von Nmc = 1000 sind die Stichprobenzahl N m c V e r s a g e n = 99
Figure DE102020005507A1_0036
für das Versagen und die Stichprobenzahl N m c Ü b e r l e b e n = 901
Figure DE102020005507A1_0037
für das Überleben ausgewertet. 9 shows a schematic representation of the estimated failure probability of the severity of the events S. C. 1 3 ( T T C. E. 1 m i n 0.5 s )
Figure DE102020005507A1_0034
using Monte Carlo simulation (sample number N mc = 1000 with standard error e f = 0.0094 and estimated failure probability P̅ f = 0.1). The markings are explained in the legend above. In 9 becomes the expected value of the estimator for the failure probability of the critical severity P f ¯ ( S. C. 1 3 | C. 1 )
Figure DE102020005507A1_0035
shown with Monte Carlo simulation, where the samples of failure are very small compared to the samples of survival and are located at the left end of the figure, showing that the target hit for the lower values of υ x [km / h] is. The goal is for the values of υ x higher than 50 [km / h] missed. The termination criteria of the simulation depend on the comparison between the standard error of the exceedance probability and the required standard error δ f = 0.05. The number of samples is derived from the sample number of N mc = 1000 N m c V e r s a G e n = 99
Figure DE102020005507A1_0036
for the failure and the number of samples N m c Ü b e r l e b e n = 901
Figure DE102020005507A1_0037
evaluated for survival.

10 zeigt eine schematische Darstellung der geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit der Schwere der Ereignisse S C 1 2 ( 0.5 s < T T C E 1 m i n 1   s )

Figure DE102020005507A1_0038
mit Hilfe Monte-Carlo-Simulation (Stichprobenzahl Nmc = 1800 mit Standardfehler eP̅f= 0.0092 und geschätzter Versagenswahrscheinlichkeit P̅f = 0.19). Die Markierungen sind in der Legende darüber erklärt. In 10 wird der Erwartungswert des Schätzer für die Versagenswahrscheinlichkeit des höheren Schweregrads P f ¯ ( S C 1 2 | C 1 )
Figure DE102020005507A1_0039
mit Monte-Carlo Simulation gezeigt, wobei die Anzahl der Stichproben des Versagens erhöht wird. Das Ziel ist für die höheren Werte der relativen Längsgeschwindigkeit 1υx [km/h] eingetroffen. Dadurch wird eine leicht nach rechts verschobene Wolke der Stichproben des Versagens erzeugt. Aus der Stichprobenzahl von 1Nmc = 1800 sind die Stichprobenzahl N m c V e r s a g e n = 335
Figure DE102020005507A1_0040
für das Versagen und die Stichprobenzahl N m c Ü b e r l e b e n = 1465
Figure DE102020005507A1_0041
für das Überleben ausgewertet. 10 shows a schematic representation of the estimated failure probability of the severity of the events S. C. 1 2 ( 0.5 s < T T C. E. 1 m i n 1 s )
Figure DE102020005507A1_0038
using Monte Carlo simulation (sample number N mc = 1800 with standard error e P̅f = 0.0092 and estimated failure probability Pag f = 0.19). The markings are explained in the legend above. In 10 becomes the expected value of the estimator for the probability of failure of the higher severity P f ¯ ( S. C. 1 2 | C. 1 )
Figure DE102020005507A1_0039
shown with Monte Carlo simulation, increasing the number of samples of failure. The goal has been reached for the higher values of the relative longitudinal speed 1υ x [km / h]. This creates a cloud of the samples of failure, shifted slightly to the right. From the sample number of 1N mc = 1800 are the sample number N m c V e r s a G e n = 335
Figure DE102020005507A1_0040
for the failure and the number of samples N m c Ü b e r l e b e n = 1465
Figure DE102020005507A1_0041
evaluated for survival.

11 zeigt eine schematische Darstellung der geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit der Schwere der Ereignisse S C 1 1 ( 1 s < T T C E 1 m i n 2   s )

Figure DE102020005507A1_0042
mit Hilfe Monte-Carlo-Simulation (Stichprobenzahl Nmc = 500 mit Standardfehler ef = 0.022 und geschätzter Versagenswahrscheinlichkeit P̅f= 0.51). Die Markierungen sind in der Legende darüber erklärt. In 11 wird der Erwartungswert des Schätzers für die Versagenswahrscheinlichkeit des mittleren Schweregrads P f ¯ ( S C 1 1 | C 1 )
Figure DE102020005507A1_0043
mit Monte-Carlo Simulation gezeigt, wobei die Parameter für υx [km/h] sich für die Stichproben mit dem Versagen erhöhen und die Wolke der Stichproben für das Versagen sich wieder nach rechts bewegt. Aus der Stichprobenzahl von Nmc = 500 sind die Stichprobenzahl N m c V e r s a g e n = 257
Figure DE102020005507A1_0044
für das Versagen und die Stichprobenzahl N m c Ü b e r l e b e n = 243
Figure DE102020005507A1_0045
für das Überleben ausgewertet. 11 shows a schematic representation of the estimated failure probability of the severity of the events S. C. 1 1 ( 1 s < T T C. E. 1 m i n 2 s )
Figure DE102020005507A1_0042
using Monte Carlo simulation (sample number N mc = 500 with standard error e f = 0.022 and estimated failure probability P̅ f = 0.51). The markings are explained in the legend above. In 11 becomes the expected value of the estimator for the probability of failure of the medium severity P f ¯ ( S. C. 1 1 | C. 1 )
Figure DE102020005507A1_0043
shown with Monte Carlo simulation, where the parameters for υ x [km / h] increase for the samples with failure and the cloud of samples for failure moves to the right again. From the sample number of N mc = 500 are the sample number N m c V e r s a G e n = 257
Figure DE102020005507A1_0044
for the failure and the number of samples N m c Ü b e r l e b e n = 243
Figure DE102020005507A1_0045
evaluated for survival.

12 zeigt eine schematische Darstellung der geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit der Schwere der Ereignisse S C 1 0 ( 2 s < T T C E 1 m i n )

Figure DE102020005507A1_0046
mit Hilfe Monte-Carlo-Simulation (Stichprobenzahl Nmc = 1600 mit Standardfehler ef = 0.01 und geschätzter Versagenswahrscheinlichkeit P̅f= 0.2). Die Markierungen sind in der Legende darüber erklärt. In 12 wird der Erwartungswert des Schätzers für die Versagenswahrscheinlichkeit des niedrigen Schweregrads P f ¯ ( S C 1 0 | C 1 )
Figure DE102020005507A1_0047
mit Monte-Carlo Simulation gezeigt, wobei die Wolke der Stichproben für das Versagen auf der rechten Seite liegt. Aus der Stichprobenzahl von Nmc = 1600 sind die Stichprobenzahl N m c V e r s a g e n = 321
Figure DE102020005507A1_0048
für das Versagen und die Stichprobenzahl N m c Ü b e r l e b e n = 1279
Figure DE102020005507A1_0049
für das Überleben ausgewertet. 12th shows a schematic representation of the estimated failure probability of the severity of the events S. C. 1 0 ( 2 s < T T C. E. 1 m i n )
Figure DE102020005507A1_0046
using Monte Carlo simulation (sample number N mc = 1600 with standard error e f = 0.01 and estimated failure probability P̅ f = 0.2). The markings are explained in the legend above. In 12th becomes the expected value of the estimator for the probability of failure of the low severity P f ¯ ( S. C. 1 0 | C. 1 )
Figure DE102020005507A1_0047
shown with Monte Carlo simulation with the cloud of samples for failure on the right. From the sample number of N mc = 1600 are the sample number N m c V e r s a G e n = 321
Figure DE102020005507A1_0048
for the failure and the number of samples N m c Ü b e r l e b e n = 1279
Figure DE102020005507A1_0049
evaluated for survival.

13 zeigt eine schematische Darstellung der geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit der Schwere der Ereignisse S C 1 3 ( T T C E 1 m i n 0.5  s )

Figure DE102020005507A1_0050
mit Hilfe Adaptiven Samplings mit 4 Iterationen (Stichprobenzahl Nas = 800 mit Standardfehler ef = 0.0088 und geschätzter Versagenswahrscheinlichkeit P̅f = 0.1). Die Markierungen sind in der Legende darüber erklärt. In 13 wird der Erwartungswert des Schätzers für die Versagenswahrscheinlichkeit des kritischen Schweregrads P f ¯ ( S C 1 3 | C 1 )
Figure DE102020005507A1_0051
mit Adaptive-Importance Sampling gezeigt. Der Algorithmus für das Adaptive-Importance Sampling verwendet vier Iterationen, wobei jede Iteration aus 200 Stichproben besteht. Aus der Stichprobenzahl von Nas = 800 sind die Stichprobenzahl N a s V e r s a g e n = 512
Figure DE102020005507A1_0052
für das Versagen und die Stichprobenzahl N a s Ü b e r l e b e n = 288
Figure DE102020005507A1_0053
für das Überleben ausgewertet. Der Erwartungswert des Schätzers für die Versagenswahrscheinlichkeit wird mit P̅f = 0.1 berechnet und bestätigt somit das Ergebnis aus der Monte-Carlo Simulation beim gleichen Schweregrad P f ¯ ( S C 1 3 | C 1 ) .
Figure DE102020005507A1_0054
13th shows a schematic representation of the estimated failure probability of the severity of the events S. C. 1 3 ( T T C. E. 1 m i n 0.5 s )
Figure DE102020005507A1_0050
using adaptive sampling with 4 iterations (sample number N as = 800 with standard error e f = 0.0088 and estimated failure probability P̅ f = 0.1). The markings are explained in the legend above. In 13th becomes the expected value of the estimator for the failure probability of the critical severity P f ¯ ( S. C. 1 3 | C. 1 )
Figure DE102020005507A1_0051
shown with Adaptive-Importance Sampling. The Adaptive-Importance Sampling algorithm uses four iterations, with each iteration consisting of 200 samples. From the sample number of N as = 800 are the sample number N a s V e r s a G e n = 512
Figure DE102020005507A1_0052
for the failure and the number of samples N a s Ü b e r l e b e n = 288
Figure DE102020005507A1_0053
evaluated for survival. The expected value of the estimator for the probability of failure is calculated with P̅ f = 0.1 and thus confirms the result from the Monte Carlo simulation with the same degree of severity P f ¯ ( S. C. 1 3 | C. 1 ) .
Figure DE102020005507A1_0054

14 zeigt eine schematische Darstellung der geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit der Schwere der Ereignisse S C 1 2 ( 0.5 s < T T C E 1 m i n 1   s )

Figure DE102020005507A1_0055
mit Hilfe Adaptiven Samplings mit 5 Iterationen (Stichprobenzahl Nas = 900 mit Standardfehler ef = 0.0088 und geschätzter Versagenswahrscheinlichkeit P̅f= 0.18). Die Markierungen sind in der Legende darüber erklärt. In 14 wird der Erwartungswert des Schätzers für die Versagenswahrscheinlichkeit des höheren Schweregrads P f ¯ ( S C 1 2 | C 1 )
Figure DE102020005507A1_0056
mit Adaptive Importance Sampling gezeigt, wobei die Stichproben in fünf Iterationen durchgeführt sind. Die ersten drei Iterationen werden mit dem Budget von 100 Stichproben, die vierte mit 200 Stichproben und die fünfte mit 400 Stichproben durchgeführt. Aus der Stichprobenzahl von Nas = 900 sind die Stichprobenzahl N a s V e r s a g e n = 434
Figure DE102020005507A1_0057
für das Versagen und die Stichprobenzahl N a s Ü b e r l e b e n = 446
Figure DE102020005507A1_0058
für das Überleben ausgewertet. Dies zeigt, dass die Varianz mit Adaptive-Importance Sampling erfolgreich eliminiert wird. 14th shows a schematic representation of the estimated failure probability of the severity of the events S. C. 1 2 ( 0.5 s < T T C. E. 1 m i n 1 s )
Figure DE102020005507A1_0055
using adaptive sampling with 5 iterations (sample number N as = 900 with standard error e f = 0.0088 and estimated failure probability P̅ f = 0.18). The markings are explained in the legend above. In 14th becomes the expected value of the estimator for the probability of failure of the higher severity P f ¯ ( S. C. 1 2 | C. 1 )
Figure DE102020005507A1_0056
with Adaptive Importance Sampling with the sampling performed in five iterations. The first three iterations are performed with the budget of 100 samples, the fourth with 200 samples, and the fifth with 400 samples. From the sample number of N as = 900 are the sample number N a s V e r s a G e n = 434
Figure DE102020005507A1_0057
for the failure and the number of samples N a s Ü b e r l e b e n = 446
Figure DE102020005507A1_0058
evaluated for survival. This shows that the variance is successfully eliminated with Adaptive-Importance Sampling.

15 zeigt eine schematische Darstellung der geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit der Schwere der Ereignisse S C 1 1 ( 1 s < T T C E 1 m i n 2   s )

Figure DE102020005507A1_0059
mit Hilfe Adaptiven Samplings mit 4 Iterationen (Stichprobenzahl Nas = 800 mit Standardfehler ef = 0.036 und geschätzter Versagenswahrscheinlichkeit P̅f = 0.52). Die Markierungen sind in der Legende darüber erklärt. In 15 wird der Erwartungswert des Schätzers für die Versagenswahrscheinlichkeit des mittleren Schweregrads P f ¯ ( S C 1 1 | C 1 )
Figure DE102020005507A1_0060
mit Adaptive Importance Sampling gezeigt. Die Stichproben werden in vier Iterationen durchgeführt, wobei die ersten drei Iterationen mit einem Budget von 100 Stichproben und die vierte mit 500 Stichproben durchgeführt wird. Aus der Stichprobenzahl von Nas = 800 sind die Stichprobenzahl N a s V e r s a g e n = 616
Figure DE102020005507A1_0061
für das Versagen und die Stichprobenzahl N a s Ü b e r l e b e n = 184
Figure DE102020005507A1_0062
für das Überleben ausgewertet. 15th shows a schematic representation of the estimated failure probability of the severity of the events S. C. 1 1 ( 1 s < T T C. E. 1 m i n 2 s )
Figure DE102020005507A1_0059
using adaptive sampling with 4 iterations (number of samples N as = 800 with standard error e f = 0.036 and estimated failure probability P̅ f = 0.52). The markings are explained in the legend above. In 15th becomes the expected value of the estimator for the probability of failure of the medium severity P f ¯ ( S. C. 1 1 | C. 1 )
Figure DE102020005507A1_0060
shown with Adaptive Importance Sampling. The samples are performed in four iterations, with the first three iterations being performed with a budget of 100 samples and the fourth with 500 samples. From the sample number of N as = 800 is the sample number N a s V e r s a G e n = 616
Figure DE102020005507A1_0061
for the failure and the number of samples N a s Ü b e r l e b e n = 184
Figure DE102020005507A1_0062
evaluated for survival.

16 zeigt eine schematische Darstellung der geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit der Schwere der Ereignisse S C 1 0 ( 2 s > T T C E 1 m i n )

Figure DE102020005507A1_0063
mit Hilfe Adaptiven Samplings mit 4 Iterationen (Stichprobenzahl Nas = 800 mit Standardfehler eP̅f= 0.084 und geschätzter Versagenswahrscheinlichkeit P̅f = 0.26). Die Markierungen sind in der Legende darüber erklärt. In 16 wird der Erwartungswert des Schätzers für die Versagenswahrscheinlichkeit des niedrigen Schweregrads P f ¯ ( S C 1 0 | C 1 )
Figure DE102020005507A1_0064
mit Adaptive Importance Sampling gezeigt. Aus der Stichprobenzahl von Nas = 800 ist die Stichprobenzahl N a s V e r s a g e n = 581
Figure DE102020005507A1_0065
für das Versagen und die Stichprobenzahl N a s Ü b e r l e b e n = 219
Figure DE102020005507A1_0066
für das Überlegen ausgewertet. Die Adaptive-Importance Sampling-Methode erzeugt für den Schweregrad eine statistische Unsicherheit mit dem Ergebnis der Versagenswahrscheinlichkeit. 16 shows a schematic representation of the estimated failure probability of the severity of the events S. C. 1 0 ( 2 s > T T C. E. 1 m i n )
Figure DE102020005507A1_0063
using adaptive sampling with 4 iterations (number of samples N as = 800 with standard error e P̅f = 0.084 and estimated failure probability P̅ f = 0.26). The markings are explained in the legend above. In 16 becomes the expected value of the estimator for the probability of failure of the low severity P f ¯ ( S. C. 1 0 | C. 1 )
Figure DE102020005507A1_0064
shown with Adaptive Importance Sampling. From the sample number of N as = 800 is the sample number N a s V e r s a G e n = 581
Figure DE102020005507A1_0065
for the failure and the number of samples N a s Ü b e r l e b e n = 219
Figure DE102020005507A1_0066
evaluated for deliberation. The Adaptive-Importance Sampling method generates a statistical uncertainty for the severity with the result of the probability of failure.

Die Sensitivitätsanalyse wird für die E1 Ereignisse aus dem Cluster C1 exemplarisch vorgestellt. Aus Design of Experiments werden die erforderlichen Verhaltensmodelle als Ersatzmodelle für die wichtigen Parameter der einzelnen Fahrsituationen aus dem Cluster C1 erstellt. Die erforderlichen Sensitivitätsmaße werden in Bezug auf die Antwortgröße T T C E 1 m i n [ s ]

Figure DE102020005507A1_0067
analysiert.The sensitivity analysis is presented as an example for the E 1 events from cluster C 1 . The required behavior models are created from the design of experiments as substitute models for the important parameters of the individual driving situations from cluster C 1 . The required sensitivity measures are in relation to the response size T T C. E. 1 m i n [ s ]
Figure DE102020005507A1_0067
analyzed.

Im Verfahrensschritt V werden die Sensitivitätsmaße mit Hilfe der Sensitivitätsanalyse bestimmt, mit den Eingänge des Ersatzmodells ( T T C E 1 d i f f [ s ] , v x [ km / h ] , k e g o [ 1 / km ] , d y [ m ]

Figure DE102020005507A1_0068
und dx [m]) und dem Ausgang des Ersatzmodells ( T T C E 1 m i n [ s ] ) .
Figure DE102020005507A1_0069
In method step V, the sensitivity measures are determined with the aid of the sensitivity analysis, with the inputs of the substitute model ( T T C. E. 1 d i f f [ s ] , v x [ km / H ] , k e G O [ 1 / km ] , d y [ m ]
Figure DE102020005507A1_0068
and d x [m]) and the output of the substitute model ( T T C. E. 1 m i n [ s ] ) .
Figure DE102020005507A1_0069

Mit diesen Parametern soll untersucht werden, ob vom E1 Ereignis auf den kritischen Wert der kleinsten Zeit zur Kollision T T C E 1 m i n [ s ]

Figure DE102020005507A1_0070
geschlossen werden kann.These parameters should be used to examine whether the E 1 event affects the critical value of the smallest time to collision T T C. E. 1 m i n [ s ]
Figure DE102020005507A1_0070
can be closed.

Die Eingangsparameter sind zum Teil stark korreliert. Die ungewünschten Korrelationen zwischen den Eingangsgrößen erschwert die Modellbildung. Deshalb werden die Variablen (κego[1/km], dy[m] und dx[m]) für das Ersatzmodell nicht mehr mitberücksichtigt.Some of the input parameters are strongly correlated. The undesired correlations between the input variables make modeling difficult. Therefore the variables (κ ego [1 / km], d y [m] and d x [m]) are no longer taken into account for the substitute model.

Die Ersatzmodelle bzw. Metamodelle stellen eine Approximation der Realität dar.The substitute models or metamodels represent an approximation of reality.

Die Modellierung der Zufallsvariablen für die Parameter der Cluster C1 wird derart realisiert, dass die Zufallsvariable T T C E 1 d i f f [ s ]

Figure DE102020005507A1_0071
als Eingangsvariable des Zufallsgenerators der gemeinsamen Dichte der Zufallsvariablen mit Hilfe der abgeschnittenen Normalverteilung darzustellen ist und die Zufallsvariable υx [km/h] als Eingangsvariable des Zufallsgenerators der gemeinsamen Dichte der Zufallsvariablen mit abgeschnittener Normalverteilung darstellbar ist. Die Zufallsvariable T T C E 1 m i n [ s ]
Figure DE102020005507A1_0072
ist als Ausgangsvariable des Zufallsgenerators der gemeinsamen Dichte der Zufallsvariablen mit Hilfe der Dreiecksverteilung darzustellen.The modeling of the random variables for the parameters of the cluster C 1 is implemented in such a way that the random variable T T C. E. 1 d i f f [ s ]
Figure DE102020005507A1_0071
is to be represented as the input variable of the random generator of the common density of the random variables with the help of the truncated normal distribution and the random variable υ x [km / h] can be represented as the input variable of the random generator of the common density of the random variables with the truncated normal distribution. The random variable T T C. E. 1 m i n [ s ]
Figure DE102020005507A1_0072
is to be represented as the output variable of the random generator of the common density of the random variables with the help of the triangular distribution.

Die Zufallsvariable T T C E 1 d i f f [ s ]

Figure DE102020005507A1_0073
resultiert aus T T C E 1 F O T [ s ]  und  T T C E 1 H i L [ s ]
Figure DE102020005507A1_0074
wie folgt: T T C E 1 d i f f = T T C E 1 H i L T T C E 1 F O T
Figure DE102020005507A1_0075
The random variable T T C. E. 1 d i f f [ s ]
Figure DE102020005507A1_0073
results from T T C. E. 1 F. O T [ s ] and T T C. E. 1 H i L. [ s ]
Figure DE102020005507A1_0074
as follows: T T C. E. 1 d i f f = T T C. E. 1 H i L. - T T C. E. 1 F. O T
Figure DE102020005507A1_0075

Während die Wahrscheinlichkeitsdichtfunktion PDF die Verteilung der Werte anzeigt, berechnet die kumulierte Verteilungsfunktion CDF die kumulative Wahrscheinlichkeit für einen bestimmten Wert.While the probability density function PDF shows the distribution of the values, calculates the cumulative distribution function CDF the cumulative probability for a given value.

In diesem Fall wird das zu betrachtende Versagenskriterium durch T T C E 1 m i n [ s ]

Figure DE102020005507A1_0076
festgelegt. Dabei beschreibt T T C E 1 m i n [ s ]
Figure DE102020005507A1_0077
den letzten Zeitpunkt, in dem die Umgebungssensoren, insbesondere der Radarsensor, das stationäre Objekt als relevant bewertet haben.In this case, the failure criterion to be considered is through T T C. E. 1 m i n [ s ]
Figure DE102020005507A1_0076
set. It describes T T C. E. 1 m i n [ s ]
Figure DE102020005507A1_0077
the last point in time at which the environmental sensors, in particular the radar sensor, rated the stationary object as relevant.

Die Ausgangsvariable des Ersatzmodells T T C E 1 m i n [ s ]

Figure DE102020005507A1_0078
wird durch die Dreiecksverteilung modelliert, wobei die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion PDF der Dreieckverteilung drei Parametern hat: die Parameter a für die Untergrenze, b für die obere Grenze und c für den wahrscheinlichsten Wert. f P D F ( T T C E 1 m i n ) = { 2 ( T T C E 1 m i n a ) ( b a ) ( c a ) , w e n n   a T T C E 1 m i n c 2 ( b T T C E 1 m i n ) ( b a ) ( b c ) , w e n n   c < T T C E 1 m i n b
Figure DE102020005507A1_0079
f P D F ( T T C E 1 m i n ) = { ( T T C E 1 m i n a ) 2 ( b a ) ( c a ) , w e n n   a T T C E 1 m i n c 1 ( b T T C E 1 m i n ) 2 ( b a ) ( b c ) , w e n n   c < T T C E 1 m i n b
Figure DE102020005507A1_0080
The output variable of the substitute model T T C. E. 1 m i n [ s ]
Figure DE102020005507A1_0078
is modeled by the triangular distribution, where the probability density function PDF the triangular distribution has three parameters: the parameters a for the lower limit, b for the upper limit and c for the most likely value. f P D. F. ( T T C. E. 1 m i n ) = { 2 ( T T C. E. 1 m i n - a ) ( b - a ) ( c - a ) , w e n n a T T C. E. 1 m i n c 2 ( b - T T C. E. 1 m i n ) ( b - a ) ( b - c ) , w e n n c < T T C. E. 1 m i n b
Figure DE102020005507A1_0079
f P D. F. ( T T C. E. 1 m i n ) = { ( T T C. E. 1 m i n - a ) 2 ( b - a ) ( c - a ) , w e n n a T T C. E. 1 m i n c 1 - ( b - T T C. E. 1 m i n ) 2 ( b - a ) ( b - c ) , w e n n c < T T C. E. 1 m i n b
Figure DE102020005507A1_0080

Die Ausgangsvariable des Zufallsgenerators T T C E 1 d i f f [ s ]

Figure DE102020005507A1_0081
wird durch die abgeschnittene Normalverteilung modelliert, wobei die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion PDF der abgeschnittenen Normalverteilung vier Parametern hat: die Lageparameter µ, die Formparameter σ, die Parameter a für die Untergrenze, b für die obere Grenze. Die Funktion φ ist die Dichtefunktion bei der Normalverteilung. Die Funktion Φ ist die kumulative Verteilung bei der Normalverteilung. f P D F ( T T C E 1 d i f f ) = 1 σ φ ( T T C E 1 d i f f μ σ ) Φ ( b μ σ ) Φ ( a μ σ ) , a T T C E 1 d i f f b
Figure DE102020005507A1_0082
f C D F ( T T C E 1 d i f f ) = 1 σ Φ ( T T C E 1 d i f f μ σ ) Φ ( a μ σ ) Φ ( b μ σ ) Φ ( a μ σ ) , a T T C E 1 d i f f b
Figure DE102020005507A1_0083
The output variable of the random generator T T C. E. 1 d i f f [ s ]
Figure DE102020005507A1_0081
is modeled by the truncated normal distribution, where the probability density function PDF the truncated normal distribution has four parameters: the position parameters µ , the shape parameters σ , the parameters a for the lower limit, b for the upper limit. The function φ is the density function in the normal distribution. The function Φ is the cumulative distribution in the normal distribution. f P D. F. ( T T C. E. 1 d i f f ) = 1 σ φ ( T T C. E. 1 d i f f - μ σ ) Φ ( b - μ σ ) - Φ ( a - μ σ ) , a T T C. E. 1 d i f f b
Figure DE102020005507A1_0082
f C. D. F. ( T T C. E. 1 d i f f ) = 1 σ Φ ( T T C. E. 1 d i f f - μ σ ) - Φ ( a - μ σ ) Φ ( b - μ σ ) - Φ ( a - μ σ ) , a T T C. E. 1 d i f f b
Figure DE102020005507A1_0083

Die ISO 26262 enthält eine Gefahrenanalyse und Risikobewertung zur Bestimmung des erforderlichen ASIL (Automotive Safety Integrity Level) und zur Bewertung der potenziellen Risiken von elektrischen und/oder elektronischen Fehlfunktionen, die die Sicherheitsziele verletzten können. Der risiko-orientierte Ansatz klassifiziert das Risiko R für jede potentiell gefährliche Fahrsituation, wie folgt: R 0 h H S h E h C h

Figure DE102020005507A1_0084
ISO 26262 contains a hazard analysis and risk assessment to determine the required ASIL (Automotive Safety Integrity Level) and to assess the potential risks of electrical and / or electronic malfunctions that can violate the safety goals. The risk-oriented approach classifies the risk R for each potentially dangerous driving situation as follows: R. 0 H H S. H E. H C. H
Figure DE102020005507A1_0084

Dadurch wird die Risikoklassifizierung mit den folgenden zwei Auswirkungsfaktoren definiert, wobei H die Menge der gefährlichen Fahrsituationen entspricht.This defines the risk classification with the following two impact factors, where H corresponds to the number of dangerous driving situations.

Schwere der Auswirkung einer gefährlichen Fahrsituation h, wobei S h { S h 0 , S h 1 , S h 2 , S h 3 } .

Figure DE102020005507A1_0085
Severity of the effect of a dangerous driving situation h, where S. H { S. H 0 , S. H 1 , S. H 2 , S. H 3 } .
Figure DE102020005507A1_0085

Expositionswahrscheinlichkeit einer gefährlichen Fahrsituation h, wobei E h { E h 0 , E h 1 , E h 2 , E h 3 , E h 4 } .

Figure DE102020005507A1_0086
Probability of exposure to a dangerous driving situation h, where E. H { E. H 0 , E. H 1 , E. H 2 , E. H 3 , E. H 4th } .
Figure DE102020005507A1_0086

Kontrollierbarkeitsniveau in der jeweiligen Fahrsituation h, wobei C h { C h 0 , C h 1 , C h 2 , C h 3 } .

Figure DE102020005507A1_0087
Controllability level in the respective driving situation h, where C. H { C. H 0 , C. H 1 , C. H 2 , C. H 3 } .
Figure DE102020005507A1_0087

Der ASIL Bestimmung kann das Kontrollierbarkeitsniveau C h 3

Figure DE102020005507A1_0088
für die automatisierte Fahrfunktion mit Automatisierungsstufen ohne Eingriff des Fahrers zugeordnet werden, wenn die zu testende Fahrfunktion schwer oder nicht kontrollierbar ist.The ASIL determination can determine the controllability level C. H 3
Figure DE102020005507A1_0088
can be assigned for the automated driving function with automation levels without driver intervention if the driving function to be tested is difficult or impossible to control.

Im so genannten „Schattenmodus“ werden Daten von Kundenfahrzeugen auf öffentlichen Straßen gesammelt, um eine effiziente Absicherungsmethode für autonomes Fahren im Vergleich zu einer geringen Anzahl von autonomen Testfahrzeugen auf bestimmten Strecken anzubieten.In the so-called “shadow mode”, data is collected from customer vehicles on public roads in order to offer an efficient validation method for autonomous driving compared to a small number of autonomous test vehicles on certain routes.

Die Abbruchkriterien werden durch die Festlegung der Referenzwerte für die Risikobewertungsmatrix auf Basis der heutigen Fahrfunktionen am Beispiel eines Notbremsassistenten definiert, die für die Weiterentwicklung der zu testenden automatisierten Fahrfunktion im Zusammenhang der Erweiterung des gesamten Wirkbereichs des sogenannten Operational Design Domains und/oder Erhöhung der Automatisierungsstufe genutzt werden.The termination criteria are defined by specifying the reference values for the risk assessment matrix on the basis of today's driving functions using the example of an emergency braking assistant, which is used for the further development of the automated driving function to be tested in connection with the expansion of the entire effective range of the so-called operational design domain and / or increasing the automation level will.

Die Abbruchkriterien bilden die Testentscheidungsgrundlagen ab, die im Zusammenhang mit vorhandenen Vorschriften und Rahmenbedingungen zu einer möglichen Kundenfreigabe dienen können. Ansonsten ist die Kundenfreigabe in dieser Anmeldung eher eine rhetorische Frage, da die Informationen aus dem Feld und von Simulationen das Risikomanagement fortlaufend ergänzen.The termination criteria represent the test decision bases that can be used in connection with existing regulations and framework conditions for a possible customer approval. Otherwise, the customer approval in this application is more of a rhetorical question, as the information from the field and from simulations continuously supplement the risk management.

Die Zuverlässigkeitsanalyse erfolgt mit Hilfe der Modellbildung des Ersatzmodells aus der Sensitivitätsanalyse durch die Definition der Grenzzustandsfunktion.The reliability analysis takes place with the help of the modeling of the substitute model from the sensitivity analysis by defining the limit state function.

Für Zuverlässigkeitsanalysen unter Verwendung von Ersatzmodellen durch die Bestimmung der wichtigsten Eingangsgrößen ist eine Prognosefähigkeit der Modelle notwendig, um die Streuungen und damit die Versagenswahrscheinlichkeiten verlässlich zu berechnen.For reliability analyzes using substitute models by determining the most important input variables, the models must be capable of forecasting in order to reliably calculate the scatter and thus the failure probabilities.

Als Maß der Sicherheit wird üblicherweise ihr Komplement, die Versagenswahrscheinlichkeit, berechnet.Its complement, the failure probability, is usually calculated as a measure of safety.

Das Versagen bedeutet in diesem Zusammenhang nicht notwendigerweise den totalen Kollaps der Fahrfunktion.The failure in this context does not necessarily mean the total collapse of the driving function.

Jeder unzulässige Zustand der Fahrfunktion wird als Versagen bezeichnet, die Versagenswahrscheinlichkeit ist somit die Eintrittswahrscheinlichkeit eines solchen Zustands.Every impermissible state of the driving function is referred to as a failure, so the probability of failure is the probability of such a state occurring.

Die Zufallsvariablen sind durch den Verteilungstyp und die entsprechenden Verteilungsparameter festzulegen.The random variables are to be determined by the distribution type and the corresponding distribution parameters.

Der Versagenszustand ist durch eine deterministische Grenzzustandsfunktion definiert. The failure state is defined by a deterministic limit state function.

Die Grenzzustandsfunktion g(Z) ist die Antwort des betrachteten Ersatzmodells zu einer Realisierung der n Basisvariablen, die so skaliert ist, dass g ( x ) = { γ ,     b e i   V e r s a g e n > γ ,     b e i   Ü b e r l e b e n

Figure DE102020005507A1_0089
The limit state function g (Z) is the answer of the substitute model under consideration to a realization of the n basic variables, which is scaled so that G ( x ) = { γ , b e i V e r s a G e n > γ , b e i Ü b e r l e b e n
Figure DE102020005507A1_0089

Der vordefinierte Sicherheitsbereich ist γ, wobei die Grenzzustandsfunktion g(Z) die Beziehung zwischen Widerstand und Last als eine Funktion von Z ist, wobei Z einen Vektor aller Unsicherheitsvariablen beschreibt, die die Lasten und Widerstände darstellen.The predefined safety margin is γ, where the limit state function g (Z) is the relationship between resistance and load as a function of Z, where Z describes a vector of all the uncertainty variables that represent the loads and resistances.

Aus Formel (10) ist ersichtlich, dass die Grenze des Versagensbereichs, also der Übergang vom sicheren in den versagten Zustand, durch g(Z) = γ markiert ist.From formula (10) it can be seen that the limit of the failure range, i.e. the transition from the safe to the failed state, is marked by g (Z) = γ.

Sei n

Figure DE102020005507A1_0090
der Raum der n Basisvariablen, dann ist der Versagensbereich der Unterraum f n ,
Figure DE102020005507A1_0091
welcher definiert ist durch f = { z n | g ( z ) γ }
Figure DE102020005507A1_0092
Be n
Figure DE102020005507A1_0090
the space of the n base variables, then the failure region is the subspace f n ,
Figure DE102020005507A1_0091
which is defined by f = { z n | G ( z ) γ }
Figure DE102020005507A1_0092

Die Versagenswahrscheinlichkeit ist, mit den Formeln (10) und (11), das Integral der gemeinsamen Dichtefunktion der Zufallsvariablen fz(z)über den Versagensbereich f ,

Figure DE102020005507A1_0093
wie in Formel (12) dargestellt. Die Versagenswahrscheinlichkeit einer gemeinsamen Dichtefunktion wird mit Pf bezeichnet und ist gegeben durch P f = P [ Z f ] = P [ g ( Z ) γ ] = f   f z ( z ) d z
Figure DE102020005507A1_0094
With formulas (10) and (11), the failure probability is the integral of the common density function of the random variable f z (z) over the failure range f ,
Figure DE102020005507A1_0093
as shown in formula (12). The failure probability of a common density function is denoted by P f and is given by P f = P [ Z f ] = P [ G ( Z ) γ ] = f f z ( z ) d z
Figure DE102020005507A1_0094

Die Funktion fz(z) ist die gemeinsame Dichtefunktion der Basisvariablen Z.The function f z (z) is the common density function of the base variable Z.

Die Berechnung von Erwartungswerten ist ein wichtiges Problem für die Risikobewertung.The calculation of expected values is an important problem for risk assessment.

Eine analytische Berechnung der Erwartungswerte bei ansteigender Dimensionalität der betrachteten Größen ist nicht mehr praktikabel.An analytical calculation of the expected values with increasing dimensionality of the observed quantities is no longer practicable.

Dabei ist die Schwere der Auswirkung Sc1 in vier Regionen aufgeteilt, wobei S C 1 0

Figure DE102020005507A1_0095
( T T C E 1 m i n > 2 s ) ,
Figure DE102020005507A1_0096
, S C 1 1 ( 1 s < T T C E 1 m i n 2 s ) ,
Figure DE102020005507A1_0097
S C 1 2 ( 0.5 s < T T C E 1 m i n 1 s )  und  S C 1 3 ( T T C E 1 m i n 0.5 s )
Figure DE102020005507A1_0098
definiert sind. Die prospektive Risikobewertung R ( C 1 k m )
Figure DE102020005507A1_0099
für nachfolgendende Fahrzeuge der automatisierten Fahrfunktion kann hinsichtlich des extrahierten Clusters C1 aus den Feldtests mit der folgenden Formel berechnet werden: R ( C 1 k m ) P f ( S C 1 3 | C 1 ) * P ( C 1 k m ) + P f ( S C 1 2 | C 1 ) * P ( C 1 k m ) + P f ( S C 1 1 | C 1 ) * P ( C 1 k m )                          +P f ( S C 1 0 | C 1 ) * P ( C 1 k m )
Figure DE102020005507A1_0100
The severity of the impact S c1 is divided into four regions, where S. C. 1 0
Figure DE102020005507A1_0095
( T T C. E. 1 m i n > 2 s ) ,
Figure DE102020005507A1_0096
, S. C. 1 1 ( 1 s < T T C. E. 1 m i n 2 s ) ,
Figure DE102020005507A1_0097
S. C. 1 2 ( 0.5 s < T T C. E. 1 m i n 1 s ) and S. C. 1 3 ( T T C. E. 1 m i n 0.5 s )
Figure DE102020005507A1_0098
are defined. The prospective risk assessment R. ( C. 1 k m )
Figure DE102020005507A1_0099
For subsequent vehicles of the automated driving function, the extracted cluster C 1 from the field tests can be calculated using the following formula: R. ( C. 1 k m ) P f ( S. C. 1 3 | C. 1 ) * P ( C. 1 k m ) + P f ( S. C. 1 2 | C. 1 ) * P ( C. 1 k m ) + P f ( S. C. 1 1 | C. 1 ) * P ( C. 1 k m ) + P f ( S. C. 1 0 | C. 1 ) * P ( C. 1 k m )
Figure DE102020005507A1_0100

Die Monte-Carlo-Integration nährt sich den Erwartungswerten durch simulationsbasierte Approximation an.The Monte Carlo integration approximates the expected values through simulation-based approximation.

Die Lösung des Integrals durch Simulation seltener Ereignisse wird als Monte-Carlo-Simulation und Adaptive Sampling bezeichnet.The solution of the integral by simulating rare events is known as Monte Carlo simulation and adaptive sampling.

Die Monte-Carlo-Simulation eignet sich zur numerischen Auswertung von mehrdimensionalen Integralen. Die Versagenswahrscheinlichkeit wird in Formel (12) definiert als ein Integral der gemeinsamen Dichtefunktion der Basisvariablen über den Versagensbereich.The Monte Carlo simulation is suitable for the numerical evaluation of multidimensional integrals. The failure probability is defined in formula (12) as an integral of the common density function of the basic variables over the failure range.

Die Lösung des Integrals durch Simulation wird als Monte-Carlo Integration bezeichnet.The solution of the integral by simulation is called Monte-Carlo integration.

Das Ergebnis von Formel (12) wird aus einer auf dem Rechner erzeugten künstlichen Stichprobe im statistischen Sinne geschätzt.The result of formula (12) is estimated in the statistical sense from an artificial random sample generated on the computer.

Die Monte-Carlo-Simulation wird zur Berechnung der Erwartungswerte genutzt.The Monte Carlo simulation is used to calculate the expected values.

Statt den wahren Erwartungswert zu berechnen, berechnet man einen Schätzer mithilfe einer Zufallsstichprobe.Instead of calculating the true expected value, one calculates an estimator using a random sample.

Der Schätzer ist erwartungstreu, wenn sein Erwartungswert identisch der gesuchten exakten Lösung ist.The estimator is unbiased if its expected value is identical to the exact solution sought.

Das Konfidenzintervall des Schätzers hängt von seiner Varianz ab. The confidence interval of the estimator depends on its variance.

Das Ziel eines statischen Schätzverfahrens ist, einen erwartungstreuen Schätzer mit minimaler Varianz zu finden.The goal of a static estimation method is to find an unbiased estimator with minimal variance.

Mit der Einführung einer Indikatorfunktion I I ( g ( z ) ) = { 1,     w e n n   g ( z ) γ 0,     w e n n   g ( z ) > γ

Figure DE102020005507A1_0101
ergibt sich für die Versagenswahrscheinlichkeit: P f = f z ( z ) d z = I ( g ( z ) ) f z ( z ) d z
Figure DE102020005507A1_0102
Somit kann die Versagenswahrscheinlichkeit als Erwartungswert (oder E) der geschätzten Indikatorfunktion betrachtet werden: P ¯ f = E [ I ( g ( z ) ) ]
Figure DE102020005507A1_0103
With the introduction of an indicator function I I. ( G ( z ) ) = { 1, w e n n G ( z ) γ 0, w e n n G ( z ) > γ
Figure DE102020005507A1_0101
the probability of failure results: P f = f z ( z ) d z = - - I. ( G ( z ) ) f z ( z ) d z
Figure DE102020005507A1_0102
Thus, the failure probability can be taken as an expected value (or E) the estimated indicator function can be considered: P ¯ f = E. [ I. ( G ( z ) ) ]
Figure DE102020005507A1_0103

Der statistische Mittelwert mit N Realisierungen der Basisvariablen xi ist ein erwartungstreuer Schätzer der Formel (16): P ¯ f 1 N i = 1 N I ( g ( z i ) )

Figure DE102020005507A1_0104
The statistical mean with N realizations of the base variable x i is an unbiased estimator of the formula (16): P ¯ f 1 N i = 1 N I. ( G ( z i ) )
Figure DE102020005507A1_0104

Unter Ausnutzung der Erwartungstreue berechnet sich seine Varianz. Für eine erwartete Versagenswahrscheinlichkeit und eine vorgegebene Varianz des erwartungstreuen Schätzers ergibt sich aus Formel (17) die Forderung der Anzahl an Realisierungen, die zu simulieren sind. v a r [ P ¯ f ] P f P f 2 N s

Figure DE102020005507A1_0105
Its variance is calculated using the fidelity to expectations. For an expected probability of failure and a given variance of the unbiased estimator, formula (17) results in the requirement for the number of realizations that are to be simulated. v a r [ P ¯ f ] P f - P f 2 N s
Figure DE102020005507A1_0105

Bei Anwendungen wird häufig der auf die Zahl der Simulation bezogene Standardfehler als Vergleichswert angegeben, der wie folgt definiert ist: e P ¯ f = v a r [ P ¯ f ] N s

Figure DE102020005507A1_0106
In applications, the standard error related to the number of the simulation is often given as a comparison value, which is defined as follows: e P ¯ f = v a r [ P ¯ f ] N s
Figure DE102020005507A1_0106

Die erforderliche Anzahl NS der Simulation ergibt sich aus der vorgegebenen Varianz des Schätzers.The number required N S the simulation results from the given variance of the estimator.

Aus den Stichproben werden die sogenannte Indikatorfunktionen für verschiedene Kriterien (Grenzzustandsfunktionen entsprechend der Schwere der Auswirkung einer gefährlichen Fahrsituation) ausgewertet.The so-called indicator functions for various criteria (limit state functions according to the severity of the impact of a dangerous driving situation) are evaluated from the random samples.

Das Kriterium der Qualität der aus der Stichprobe geschätzten Versagenswahrscheinlichkeit ist wieder der Standard-Fehler.The criterion of the quality of the probability of failure estimated from the sample is again the standard error.

Dabei werden die zugehörigen Versagenswahrscheinlichkeiten und statistischen Fehler (Standard-Fehler bzw. die Standardabweichung der geschätzten Wahrscheinlichkeit) berechnet.The associated failure probabilities and statistical errors (standard error or the standard deviation of the estimated probability) are calculated.

Die Versagenskriterien bzw. Grenzzustandsfunktionen sind wie folgt festgelegt:

  • o S C 1 0 ( T T C E 1 m i n > 2 s )
    Figure DE102020005507A1_0107
  • o S C 1 1 ( 1 s < T T C E 1 m i n < 2 s )
    Figure DE102020005507A1_0108
  • o S C 1 2 ( 0.5 s < T T C E 1 m i n < 1 s )
    Figure DE102020005507A1_0109
  • o S C 1 3 ( T T C E 1 m i n < 0.5 s )
    Figure DE102020005507A1_0110
The failure criteria or limit state functions are defined as follows:
  • O S. C. 1 0 ( T T C. E. 1 m i n > 2 s )
    Figure DE102020005507A1_0107
  • O S. C. 1 1 ( 1 s < T T C. E. 1 m i n < 2 s )
    Figure DE102020005507A1_0108
  • O S. C. 1 2 ( 0.5 s < T T C. E. 1 m i n < 1 s )
    Figure DE102020005507A1_0109
  • O S. C. 1 3 ( T T C. E. 1 m i n < 0.5 s )
    Figure DE102020005507A1_0110

9 zeigt exemplarisch die geschätzte Versagenswahrscheinlichkeit P ¯ f ( S C 1 3 | C 1 )

Figure DE102020005507A1_0111
und den Standardfehler e P ¯ f ( S C 1 3 | C 1 )
Figure DE102020005507A1_0112
für die Schwere eines ungewollten Warnereignises S C 1 3
Figure DE102020005507A1_0113
aus dem Cluster C1 mit Monte-Carlo-Simulation. 9 shows an example of the estimated probability of failure P ¯ f ( S. C. 1 3 | C. 1 )
Figure DE102020005507A1_0111
and the standard error e P ¯ f ( S. C. 1 3 | C. 1 )
Figure DE102020005507A1_0112
for the severity of an unwanted warning event S. C. 1 3
Figure DE102020005507A1_0113
from cluster C 1 with Monte Carlo simulation.

Dabei sind die Abbruchkriterien der Simulationsläufe Nmc nach der stabilen Erreichung eines Standardfehlers e P ¯ f ( S C 1 3 | C 1 ) 0.05

Figure DE102020005507A1_0114
definiert. Der geforderte Standardfehler δP̅f = 0.05.The termination criteria are the simulation runs N mc after the stable achievement of a standard error e P ¯ f ( S. C. 1 3 | C. 1 ) 0.05
Figure DE102020005507A1_0114
Are defined. The required standard error δ P̅f = 0.05.

Das Adaptive Sampling ist ein Verfahren, das den notwendigen Stichprobenumfang gegenüber Monte-Carlo stark verringert.Adaptive Sampling is a method that greatly reduces the required sample size compared to Monte Carlo.

Es gehört zur Familie der Importance Sampling Verfahren, bei denen eine gezielte Erzeugung von Stichproben im Versagensbereich bei hohen Wahrscheinlichkeitsdichten angestrebt wird.It belongs to the family of importance sampling methods, which aim to generate samples in the failure area with high probability densities.

Es wird eine andere Verteilung zur Generierung der Stichproben, als für die Parameter definiert wurde, verwendet.A different distribution is used to generate the samples than was defined for the parameters.

Diese Beeinflussung der Statistik wird intern korrigiert.This influence on the statistics is corrected internally.

Das Adaptive Sampling passt die Verteilung zur Simulation in mehreren iterativen Schritten automatisch an, indem jeweils aus der vorigen Iteration eine statistische Auswertung nur der zum Versagen führenden Stichproben vorgenommen wird.Adaptive Sampling automatically adjusts the distribution for the simulation in several iterative steps by only performing a statistical evaluation of the random samples leading to failure from the previous iteration.

Mit den so bestimmten Mittelwerten und der Kovarianzmatrix wird für die Simulation eine mehrdimensionale Normalverteilung definiert.With the mean values determined in this way and the covariance matrix, a multi-dimensional normal distribution is defined for the simulation.

Die Stichprobenentnahme nach Wichtigkeit hat das Ziel, die Varianz des Schätzersef zu verringern und dadurch die erforderliche Anzahl NS an Simulationen zu reduzieren.The aim of sampling according to importance is to determine the variance of the estimator f to reduce and thereby the required number N S to reduce simulations.

Dabei werden die Stichproben anhand einer Wahrscheinlichkeitsverteilung erzeugt.The samples are generated using a probability distribution.

Die Zufallszahlen werden anstatt nach einer Gleichverteilung nach einer spezifischen Dichtefunktion generiert. Für die Simulation der Basisvariablen zi wird die Original-Dichtefunktion fz(z) nicht verwendet, sondern eine spezifische DichtefunktionhY(y), sodass viele Stichproben der eingeführten Basisvariablen Y in jede Bereiche fallen, die eine hohe Wahrscheinlichkeitsdichte aufweisen.The random numbers are generated according to a specific density function instead of a uniform distribution. For the simulation of the basic variable z i , the original density function f z (z) is not used, but a specific density function h Y (y), so that many samples of the introduced basic variable Y fall into each area that has a high probability density.

Die Zufallsvariablen Y sind in dem Wertebereich von Z definiert.The random variables Y are defined in the Z range of values.

Das Integral der Formel (15) erweitert ergibt dann: P f = = I ( g ( y ) ) f Z ( y ) h Y ( y ) h Y ( y ) d y

Figure DE102020005507A1_0115
The integral of formula (15) expanded then gives: P f = = - - I. ( G ( y ) ) f Z ( y ) H Y ( y ) H Y ( y ) d y
Figure DE102020005507A1_0115

Die Versagenswahrscheinlichkeit ist der Erwartungswert in Bezug auf die Dichtefunktion hY(y). P f = E [ I ( g ( x ) ) f X ( x ) h Y ( x ) ]

Figure DE102020005507A1_0116
The probability of failure is the expected value in relation to the density function h Y (y). P f = E. [ I. ( G ( x ) ) f X ( x ) H Y ( x ) ]
Figure DE102020005507A1_0116

Die Versagenswahrscheinlichkeit wird durch Simulation von Stichproben nach der Verteilung hY(x) geschätzt.The probability of failure is estimated by simulating samples according to the distribution h Y (x).

Durch Simulation von Stichproben yi nach der Verteilung hY(y) ergibt sich der Schätzwert von P̅f zu: P ¯ f 1 N s i = 1 N s I ( g ( y i ) ) f X ( y i ) h Y ( y i )

Figure DE102020005507A1_0117
By simulating samples y i according to the distribution h Y (y), the estimated value of P̅ f is: P ¯ f 1 N s i = 1 N s I. ( G ( y i ) ) f X ( y i ) H Y ( y i )
Figure DE102020005507A1_0117

Die Varianz des Schätzers errechnet sich zu: v a r [ P ¯ f ] ( e P ¯ f ) 2 E [ ( P ¯ f P f ) 2 ]

Figure DE102020005507A1_0118
The variance of the estimator is calculated as follows: v a r [ P ¯ f ] ( e P ¯ f ) 2 E. [ ( P ¯ f - P f ) 2 ]
Figure DE102020005507A1_0118

Die Varianz des Schätzers wird demzufolge zu Null, wenn die Dichtefunktion besitzt: h Y ( y ) = I ( g ( y ) ) f z ( y ) P f

Figure DE102020005507A1_0119
The variance of the estimator becomes zero if the density function has: H Y ( y ) = I. ( G ( y ) ) f z ( y ) P f
Figure DE102020005507A1_0119

Bei Monte-Carlo Simulation werden Stichproben gemäß der vorgegebenen Dichtefunktion erzeugt. Das Verhältnis zwischen dem, was in dem Integrationsgebiet liegt, und dem, was außerhalb liegt, konvergiert dann gegen den Wert des Integrals. Bei Adaptive Importance Sampling werden Strichproben stattdessen gemäß Originalvariablen verwendet, sondern eine neue simulierte Dichtefunktion, um die Statistik beabsichtigt zu beeinflussen. Die Simulationsdichtefunktion ist auch die Korrektur zwischen originaler und simulierter Dichtefunktion.In the Monte Carlo simulation, samples are generated according to the specified density function. The ratio between what lies in the integration area and what lies outside then converges towards the value of the integral. With Adaptive Importance Sampling, bar samples are instead used according to original variables, but a new simulated density function in order to intentionally influence the statistics. The simulation density function is also the correction between the original and simulated density function.

Nach einer ersten Simulation werden die statistischen Momente der Stichproben der Basisvariablen im Versagensbereich berechnet.After a first simulation, the statistical moments of the samples of the basic variables in the failure area are calculated.

Eine mögliche Näherung der originalen Dichtefunktion, wie in Formel (24) erwähnt ist, kann durch eine Berechnung des Mittelwertsvektors E[Y] erreicht werden. Diese statistischen Momente sind die Verteilungsparameter der normalverteilten Zufallsvariablen Y, die zur Simulation in einem nächsten Iterationsschritt verwendet werden. E [ Y ] = E [ Z | g ( z ) γ ]

Figure DE102020005507A1_0120
E [ Y Y T ] = E [ Z Z T | g ( z ) γ ]
Figure DE102020005507A1_0121
A possible approximation of the original density function, as mentioned in formula (24), can be achieved by calculating the mean value vector E [Y]. These statistical moments are the distribution parameters of the normally distributed random variable Y, which are used for the simulation in a next iteration step. E. [ Y ] = E. [ Z | G ( z ) γ ]
Figure DE102020005507A1_0120
E. [ Y Y T ] = E. [ Z Z T | G ( z ) γ ]
Figure DE102020005507A1_0121

In mehreren wiederholten Läufen kann so die Simulationsdichte hY(x) adaptiv ermittelt werden.The simulation density h Y (x) can thus be determined adaptively in several repeated runs.

Die Indikatorfunktion, die Versagenswahrscheinlichkeit und der statistische Schätzfehler sind in den 13 bis 16 darstellbar.The indicator function, the probability of failure and the statistical estimation error are in the 13th to 16 representable.

In vielen Fällen benötigt Adaptive Sampling weniger Stichproben, um die geforderte Genauigkeit zu erreichen.In many cases, Adaptive Sampling requires fewer samples to achieve the required accuracy.

In allen Fällen werden relativ hohe Wahrscheinlichkeiten berechnet.In all cases, relatively high probabilities are calculated.

Erst bei sehr geringen Versagenswahrscheinlichkeiten (in der Größenordnung 10-6) zeigt sich die Effizienz des Adaptive Sampling deutlich.Only with very low failure probabilities (in the order of magnitude of 10 -6 ) does the efficiency of adaptive sampling become clear.

Die Versagenswahrscheinlichkeit nimmt von S C 1 1

Figure DE102020005507A1_0122
nach S C 1 3
Figure DE102020005507A1_0123
ab, während S C 1 0
Figure DE102020005507A1_0124
mit einer kleineren Wahrscheinlichkeit als S C 1 1
Figure DE102020005507A1_0125
auftritt.The probability of failure increases S. C. 1 1
Figure DE102020005507A1_0122
after S. C. 1 3
Figure DE102020005507A1_0123
from while S. C. 1 0
Figure DE102020005507A1_0124
with a smaller probability than S. C. 1 1
Figure DE102020005507A1_0125
occurs.

Die 13 bis 16 zeigen eine ähnliche Art der Bewegung der Wolke für die Strichproben des Versagens von links unten nach rechts oben im Vergleich zu den 9 bis 12. Das liegt an der Verteilung der Messdaten, die als Stützstellen der gemeinsamen Dichtefunktion der Zufallsvariablen dienen.The 13th to 16 show a similar type of cloud movement for the sample of failure from bottom left to top right compared to the 9 to 12th . This is due to the distribution of the measurement data, which serve as support points for the common density function of the random variables.

Die gemeinsame Dichtefunktion der Zufallsvariablen für den Zufallsgenerator kann bei geringer Stützstellendichte ungenau sein. Das Ersatzmodell wird für die Bestimmung der Grenzzustandsfunktion verwendet.The common density function of the random variables for the random generator can be imprecise in the case of a low support point density. The equivalent model is used to determine the limit state function.

Die gemeinsame Dichtefunktion der Zufallsvariablen für den Zufallsgenerator wird aus dem durch Stützstellen abgedeckten Bereich extrapoliert.The common density function of the random variables for the random generator is extrapolated from the area covered by support points.

Die Monte-Carlo Simulation wird als Referenz verwendet und mit dem Adaptive Sampling verglichen.The Monte Carlo simulation is used as a reference and compared with the adaptive sampling.

Das Verhalten der Monte-Carlo-Integration ist typischerweise, dass für einen gewünschten Standardfehler 0.05 der notwendige Stichprobenumfang steigt, je kleiner die Versagenswahrscheinlichkeit ist.The behavior of the Monte Carlo integration is typically that, for a desired standard error 0.05, the required sample size increases the smaller the probability of failure.

Für die Untersuchungen wird zuerst ein geforderter Standardfehler δf von 0.1 gewählt, was im Allgemeinen eine gute Konfidenz in das Ergebnis darstellt.A required standard error δ is first used for the investigations f of 0.1, which is generally a good confidence in the result.

Wenn das Adaptive Sampling nach wenigen Schritten dieses Ziel erfüllt, aber die Iterationen sich stark unterscheiden, wird der geforderte Standardfehler δP̅f auf 0.05 reduziert, um mehr Iterationen zu erzwingen.If adaptive sampling fulfills this goal after a few steps, but the iterations differ greatly, the required standard error δ P̅f is reduced to 0.05 in order to force more iterations.

Die Ergebnisse der Monte-Carlo-Integration und des Adaptive Sampling bestätigen einander.The results of the Monte Carlo integration and adaptive sampling confirm each other.

Es handelt sich um ein Verfahren zur Überprüfung der Qualität der Optimierung von Fahrfunktionen am Beispiel eines Notbremsassistenten mit allen möglichen Verkehrssituationen über den gesamten Wirkbereich des sogenannten Operational Design Domains.It is a method for checking the quality of the optimization of driving functions using the example of an emergency brake assistant with all possible traffic situations over the entire effective range of the so-called operational design domain.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
digitale Erprobungdigital testing
22
physikalische Erprobungphysical testing
33
wissensbasierte Testmethodeknowledge-based test method
44th
datengetriebene Testmethodedata-driven test method
55
ontologiebasiertes Szenariomanagementontology-based scenario management
66
Operational Design Domain AbdeckungOperational Design Domain Coverage
77th
Exploration des ParameterraumsExploration of the parameter space
88th
messbare Sicherheitsbewertungmeasurable safety rating
99
Referenzwerte der RisikoakzeptanzschwelleReference values of the risk acceptance threshold
1010
RisikoakzeptanzschwelleRisk acceptance threshold
1111
Weiterentwicklung der zu testenden FahrfunktionFurther development of the driving function to be tested
1212
ereignisbasierte Datenerfassungevent-based data acquisition
1313
Messtechnik für Field Operational Test-DatenMeasurement technology for field operational test data
1414th
EckfallerkennungCorner case detection
1515th
Data Ingest StationData ingest station
1616
Cloud-basierte DatenspeicherungCloud-based data storage
1717th
Szenariodatenbank Scenario database
I bis VIIII to VIII
Verfahrensschritt Process step
CDFCDF
kumulative Verteilungsfunktioncumulative distribution function
PDFPDF
WahrscheinlichkeitsdichtefunktionProbability density function
dy d y
relative Querablagerelative cross storage
ef e f
Standardfehler des Schätzers der VersagenswahrscheinlichkeitStandard error of the estimator of the probability of failure
dx d x
relativer Längsabstandrelative longitudinal distance
ψψ
GierrateYaw rate
yy
SicherheitsmargeMargin of safety
EE.
Erwartungswert einer ZielindikatorfunktionExpected value of a target indicator function
Erwartungswert einer geschätzten IndikatorfunktionExpected value of an estimated indicator function
fPDF f PDF
Funktion der DichteverteilungFunction of density distribution
fCDF f CDF
Funktion der kumulierten VerteilungCumulative distribution function
σσ
StandardabweichungStandard deviation
µµ
MittelwertAverage
aa
minimaler Wert der Dreiecksverteilung/abgeschnittener Normalverteilungminimum value of the triangular distribution / truncated normal distribution
bb
maximaler Wert der Dreiecksverteilung/abgeschnittener Normalverteilungmaximum value of the triangular distribution / truncated normal distribution
cc
wahrscheinlichster Wert der Dreiecksverteilungmost likely value of the triangular distribution
ϕϕ
Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion der NormalverteilungProbability density function of the normal distribution
ΦΦ
kumulative Verteilungsfunktion der Normalverteilung cumulative distribution function of the normal distribution
Figure DE102020005507A1_0126
Figure DE102020005507A1_0126
Zeit bis zur Kollision für die Eskalationsstufe E1, die aus den Field Operational Tests gemessen und als reale Kritikalitätswerte aus dem Cluster C1 realisiert werden Time to collision for escalation level E 1 , which is measured from the field operational tests and implemented as real criticality values from cluster C 1
HH
Häufigkeitfrequency
Figure DE102020005507A1_0127
Figure DE102020005507A1_0127
Zeit bis zur Kollision für die Eskalationsstufe E1, die aus der Hardware-in-the-Loop Plattform berechnet wird und eine ideale Kritikalitätsschwelle abbildet. Time to collision for escalation level E 1 , which is calculated from the hardware-in-the-loop platform and maps an ideal criticality threshold.
κego κ ego
prädiktiver Fahrwegpredictive route
NS N S
StichprobenzahlSample number
Nas N as
Stichprobenzahl mit Hilfe Adaptive SamplingNumber of samples using adaptive sampling
Nmc N mc
Stichprobenzahl mit Hilfe Monte-Carlo SamplingNumber of samples using Monte Carlo Sampling
Figure DE102020005507A1_0128
Figure DE102020005507A1_0128
Stichprobenzahl für das Versagen mit Hilfe Monte-Carlo SamplingSample number for failure using Monte-Carlo sampling
Figure DE102020005507A1_0129
Figure DE102020005507A1_0129
Stichprobenzahl für das Überleben mit Hilfe Monte-Carlo SamplingSample number for survival using Monte-Carlo sampling
Figure DE102020005507A1_0130
Figure DE102020005507A1_0130
Stichprobenzahl für das Versagen mit Hilfe Adaptive SamplingSample number for failure using Adaptive Sampling
Figure DE102020005507A1_0131
Figure DE102020005507A1_0131
Stichprobenzahl für das Überleben mit Hilfe Adaptive SamplingSample number for survival using adaptive sampling
NVRNVR
nicht vertretbares Risikounacceptable risk
PP
EintrittswahrscheinlichkeitProbability of occurrence
ff
geschätzte Versagenswahrscheinlichkeitestimated probability of failure
f f
VersagenswahrscheinlichkeitProbability of failure
SGSG
SchweregradSeverity
Figure DE102020005507A1_0132
Figure DE102020005507A1_0132
kritischer Schweregradcritical severity
Figure DE102020005507A1_0133
Figure DE102020005507A1_0133
hoher Schweregradhigh severity
Figure DE102020005507A1_0134
Figure DE102020005507A1_0134
mittlerer Schweregradmoderate severity
Figure DE102020005507A1_0135
Figure DE102020005507A1_0135
niedriger Schweregrad low severity
tt
Zeittime
TTCE1 TTC E1
Zeit bis zur Kollision für die Eskalationsstufe E1 Time to collision for escalation level E 1
Figure DE102020005507A1_0136
Figure DE102020005507A1_0136
Zufallsvariable / Antwortgröße (minimale Zeit bis zur Kollision, wo die Sen sorik relevante Objektliste zur Berechnung der Zeit bis zur Kollision liefert. Diese Zufallsvariable wird als Antwortgröße für die Zuverlässigkeitsanalyse und für die Grenzzustandsfunktion verwendet. Random variable / response variable (minimum time until the collision, where the sensors provide the relevant object list for calculating the time until the collision. This random variable is used as the response variable for the reliability analysis and for the limit state function.
Figure DE102020005507A1_0137
Figure DE102020005507A1_0137
Zufallsvariable (das Zeitintervall zwischen T T C E 1 H i L   u n d   T T C E 1 F O T
Figure DE102020005507A1_0138
als quantifizierbarer Fehlerindikator von Umweltwahrnehmung
Random variable (the time interval between T T C. E. 1 H i L. u n d T T C. E. 1 F. O T
Figure DE102020005507A1_0138
as a quantifiable error indicator of environmental perception
VRVR
vertretbares Risikoreasonable risk
υx υ x
relative Längsgeschwindigkeitrelative longitudinal speed

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102018004429 A1 [0002, 0017, 0055, 0064, 0067, 0082]DE 102018004429 A1 [0002, 0017, 0055, 0064, 0067, 0082]

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Verfahren zum Testen einer automatisierten Fahrfunktion, insbesondere einer Notbremsfunktion, eines Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konfidenz für existierende Feldtests und ein Vertrauensmaß für die zu testenden Fahrfunktion über einen gesamten Wirkbereich eines Operational Design Domains bestimmt wird, wobei - Messdaten aus länderspezifischen Feldversuchen aufgezeichnet und zentral in einer Datenbank gespeichert werden, - anschließend ein Wissen aus dieser Datenbank mittels einer ereignisgesteuerten Zeitreihenanalyse mit einer Clusterbildung extrahiert wird, wobei extrahierte Cluster und ihr Parameterraum eine Eintrittswahrscheinlichkeit jedes logischen Szenarios und eine Wahrscheinlichkeitsverteilung zugehöriger Parameter definieren, - eine Sensitivitäts- und Zuverlässigkeitsanalyse einen Versagensbereich im Parameterraum identifiziert, um eine Versagenswahrscheinlichkeit für jedes logische Szenario mit Hilfe von Stichprobenverfahren vorherzusagen, wobei Verkehrshotspotkatagorien von falsch-positiven und falsch-negativen Ereignissen aus verschiedenen Informationsquellen in clusteranalytisch charakterisierten Fahrsituationen mithilfe einer Datenbank für zu testenden Szenarien transformiert werden.A method for testing an automated driving function, in particular an emergency braking function, of a vehicle, characterized in that a confidence for existing field tests and a confidence level for the driving function to be tested is determined over an entire effective range of an operational design domain, with measurement data from country-specific field tests being recorded and are stored centrally in a database, - then knowledge is extracted from this database by means of an event-driven time series analysis with a cluster formation, with extracted clusters and their parameter space defining a probability of occurrence of each logical scenario and a probability distribution of associated parameters, - a sensitivity and reliability analysis a failure range identified in the parameter space to predict a probability of failure for each logical scenario using sampling, being traffic hotspot categories of false-positive and false-negative events from various information sources can be transformed into driving situations characterized by cluster analysis with the help of a database for scenarios to be tested.
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